GR1009915B - Opening and closing solar pergolas - Google Patents
Opening and closing solar pergolas Download PDFInfo
- Publication number
- GR1009915B GR1009915B GR20200100151A GR20200100151A GR1009915B GR 1009915 B GR1009915 B GR 1009915B GR 20200100151 A GR20200100151 A GR 20200100151A GR 20200100151 A GR20200100151 A GR 20200100151A GR 1009915 B GR1009915 B GR 1009915B
- Authority
- GR
- Greece
- Prior art keywords
- pergola
- solar
- retractable
- pergolas
- opv
- Prior art date
Links
- 238000013086 organic photovoltaic Methods 0.000 claims abstract description 81
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000003491 array Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 8
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 6
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 3
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- QUYWYNLWBNODFK-UHFFFAOYSA-I copper indium(3+) pentachloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cu++].[In+3] QUYWYNLWBNODFK-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 238000013082 photovoltaic technology Methods 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
- H10K39/601—Assemblies of multiple devices comprising at least one organic radiation-sensitive element
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/048—Encapsulation of modules
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
- H01L31/115—Devices sensitive to very short wavelength, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation
- H01L31/118—Devices sensitive to very short wavelength, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation of the surface barrier or shallow PN junction detector type, e.g. surface barrier alpha-particle detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
- H02S30/20—Collapsible or foldable PV modules
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/38—Energy storage means, e.g. batteries, structurally associated with PV modules
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/80—Constructional details
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K77/00—Constructional details of devices covered by this subclass and not covered by groups H10K10/80, H10K30/80, H10K50/80 or H10K59/80
- H10K77/10—Substrates, e.g. flexible substrates
- H10K77/111—Flexible substrates
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Abstract
Description
Ανοιγοκλειόμενες Ηλιακές Πέργκολες Retractable Solar Pergolas
Περιγραφή Description
Η παρούσα εφεύρεση ανήκει στην κατηγορία εφευρέσεων ανάπτυξης και κατασκευής ανοιγοκλειόμενων σκίαστρων με φωτοβολταϊκά στοιχεία. The present invention belongs to the category of inventions for the development and manufacture of opening and closing shades with photovoltaic elements.
Το πρόβλημα που λύνει η παρούσα εφεύρεση είναι ότι δίνει τη δυνατότητα παραγωγής ενέργειας σε ανοιγοκλειόμενα σκίαστρα όπως πτυσσόμενα, περιστρεφόμενα και κρεμαστά, όπου η χρήση των φωτοβολταϊκών στοιχείων που προτείνονται σήμερα είναι αδύνατη εξαιτίας του βάρους τους, της ακαμψίας τους, της ευθραυστότητας που παρουσιάζουν κατά την ανάπτυξη και σύμπτυξη, το υλικό κατασκευής τους, της αδιαφάνειας τους και της δυσκολίας προσαρμογής τους σε διαφόρων τύπων σκίαστρα. The problem that the present invention solves is that it makes it possible to produce energy in retractable shades such as folding, rotating and hanging ones, where the use of the photovoltaic elements proposed today is impossible due to their weight, their rigidity, the fragility they present during growth and contraction, their construction material, their opacity and the difficulty of adapting them to different types of shades.
Πιο συγκεκριμένα, η παρούσα εφεύρεση λύνει το πρόβλημα της παραγωγής ενέργειας σε ανοιγοκλειόμενα σκίαστρα, όπως τις ανοιγοκλειόμενες, ασκεπείς, πτυσσόμενες πέργκολες και τις πέργκολες κρεμαστού τύπου με την ενσωμάτωση σε αυτές εύκαμπτων ελαφριών οργανικών φωτοβολταϊκών στοιχείων (OPVs: Organic Photovoltaics). Οι ανοιγοκλειόμενες πτυσσόμενες πέργκολες αποτελούν ασκεπείς σταθερές κατασκευές από μέταλλο ή ξύλο που φέρουν σκίαστρο από ύφασμα, PVC ή άλλο υλικό. Έχουν τη δυνατότητα ανάπτυξης και σύμπτυξης ηλεκτρικά ή και χειροκίνητα. Οι ανοιγοκλειόμενες πέργκολες μπορούν να αποτελούνται και από περιστρεφόμενες μεταλλικές περσίδες με ελεγχόμενη κίνηση αυτοματοποιημένη ή και χειροκίνητη. Οι πέργκολες κρεμαστού τύπου χρησιμοποιούν ανοξείδωτες ντίζες ως αντιστήριξη και ηλεκτρικό ή χειροκίνητο μηχανισμό για την ανάπτυξη ή σύμπτυξή τους. Χρησιμοποιούνται σε χώρους που δεν υπάρχει δυνατότητα υποστήριξης της κατασκευής με στηθαία. More specifically, the present invention solves the problem of energy production in openable shades, such as openable, roofless, folding pergolas and hanging type pergolas by incorporating in them flexible light organic photovoltaic elements (OPVs: Organic Photovoltaics). Opening and closing collapsible pergolas are uncovered fixed structures made of metal or wood that carry a shade made of fabric, PVC or other material. They have the ability to expand and collapse electrically or manually. The opening and closing pergolas can also consist of rotating metal blinds with controlled automated or manual movement. Hanging pergolas use stainless steel cables as support and an electric or manual mechanism to expand or collapse them. They are used in areas where it is not possible to support the construction with parapets.
Ανοιγοκλειόμενα σκίαστρα με φωτοβολταϊκά στην ευρύτερη έννοια τους έχουν αναφερθεί στα έγγραφα US7576282, US5433259 και US4636579A, τα οποία κάνουν αναφορά στη χρήση εύκαμπτων ελαφριών φωτοβολταϊκών. Ειδικότερα στο έγγραφο US20040055633A1 περιγράφεται η χρήση σε ανοιγοκλειόμενα σκίαστρα μονοκρυσταλλικών ή πολυκρυσταλλικών φωτοβολταϊκών πυριτίου και φωτοβολταϊκών λεπτών υμενίων όπως άμορφου πυριτίου a-Si:H, τελουριούχου καδμίου CdTe, αρσενικούχου γαλλίου GaAs, χλωριούχου ινδίου χαλκού CIS και δισεληνοϊνδιούχου χαλκού CIGS. Η χρήση φωτοβολταϊκών κρυσταλλικού πυριτίου a-Si:H, και φωτοβολταϊκών λεπτών υμενίων CdTe, GaAs, CIS, CIGS σε ανοιγοκλειόμενα σκίαστρα, είναι γνωστή σε προγενέστερες τεχνικές όπως αναφέρονται στα παραπάνω έγγραφα, εντοπίζονται να ενσωματώνονται τόσο σε ανοιγοκλειόμενες τέντες με σταθερούς ή σπαστούς βραχίονες ή/και σε τέντες κασετίνες οι οποίες μαζεύονται με περιτύλιξη του ρολού σκίασης σε περιστροφικό σύστημα που αποτελείται από μηχανισμό δίσκων ή/και κυλίνδρων. Photovoltaic shutters in their broadest sense have been reported in documents US7576282, US5433259 and US4636579A, which refer to the use of flexible lightweight photovoltaics. In particular, the document US20040055633A1 describes the use in shutter shades of monocrystalline or polycrystalline silicon photovoltaics and photovoltaic thin films such as amorphous silicon a-Si:H, cadmium telluride CdTe, gallium arsenide GaAs, copper indium chloride CIS and copper disindium CIGS. The use of crystalline silicon a-Si:H photovoltaics, and CdTe, GaAs, CIS, CIGS thin film photovoltaics in retractable shades is known in prior art as mentioned in the above documents, found to be incorporated both in retractable awnings with fixed or split arms or /and in cassette awnings which are collected by wrapping the shading roll in a rotary system consisting of a disk and/or roller mechanism.
Τα μειονεκτήματα της ισχύουσας τεχνικής είναι η δυσκολία παραγωγής ενέργειας από ανοιγοκλειόμενα σκίαστρα που ενσωματώνουν φωτοβολταϊκά κρυσταλλικού πυριτίου και λοιπά φωτοβολταϊκά λεπτών υμενίων, όπως αναφέρονται παραπάνω, εξαιτίας του υψηλού βάρος τους, της αδιαφάνειάς τους, της ακαμψίας τους και της χαμηλής προσαρμοστικότητας τους στο υλικό του σκίαστρου, καθώς το σκίαστρό αυτό ανοίγει και κλείνει δημιουργώντας πτυχώσεις. The disadvantages of the current technique are the difficulty of generating power from shutter shades incorporating crystalline silicon photovoltaics and other thin film photovoltaics, as mentioned above, due to their high weight, their opacity, their rigidity and their low adaptability to the shade material , as this shade opens and closes creating pleats.
Συγκεκριμένα τα φωτοβολταϊκά κρυσταλλικού πυριτίου παρουσιάζουν υψηλό βάρος, 22Kg/m<2>, αυξημένη ακαμψία και απαιτούν τη χρήση μεταλλικών πλαισίων για την εγκατάστασή τους. Γεγονός που αυξάνει το κόστος εγκατάστασης, το βάρος της συνολικής κατασκευής και την αισθητική της. In particular, crystalline silicon photovoltaics have a high weight, 22Kg/m<2>, increased rigidity and require the use of metal frames for their installation. A fact that increases the cost of installation, the weight of the overall construction and its aesthetics.
Τα μειονεκτήματα της εγκατάστασης των φωτοβολταϊκών τεχνολογίας λεπτών υμενίων a-Si:H, CdTe, GaAs, CIS, CIGS σε πτυσσόμενα σκίαστρα όπως παρουσιάζονται στις παραπάνω λύσεις της ισχύουσας τεχνικής, είναι η χαμηλή αντοχή που εμφανίζουν σε επαναλαμβανόμενους κύκλους συνεχούς κάμψης, όταν υπόκεινται σε πολλές συνεχείς περιτυλίξεις στα περιστροφικά συστήματα αποθήκευσης του σκιάστρου. Επαναλαμβανόμενοι κύκλοι ανάπτυξης και σύμπτυξης του υλικού σκίασης που ενσωματώνει τα παραπάνω φωτοβολταϊκά, οδηγούν στην πλήρη υποβάθμιση των φωτοβολταϊκών στοιχείων. Το βάρος των αναφερθέντων φωτοβολταϊκών στοιχείων τεχνολογίας λεπτών υμενίων, που κυμαίνεται από 2 έως 4 Kg/m<2>, αποτελεί μειονέκτημα όταν αυτά ενσωματώνονται στις πτυχώσεις του υλικού κάλυψης της πτυσσόμενης πέργκολας κρεμαστού τύπου και τέλος η αδιαφάνεια και η δυσκολία εγκατάστασής τους. The disadvantages of installing a-Si:H, CdTe, GaAs, CIS, CIGS thin film photovoltaic technology in folding shades as presented in the above prior art solutions, is the low strength they show in repeated cycles of continuous bending, when subjected to many continuous wraps in the shade's rotary storage systems. Repeated cycles of growth and contraction of the shading material incorporating the above photovoltaics lead to the complete degradation of the photovoltaic elements. The weight of the mentioned photovoltaic elements of thin film technology, ranging from 2 to 4 Kg/m<2>, is a disadvantage when they are integrated into the folds of the covering material of the folding hanging pergola and finally their opacity and difficulty of installation.
Τα φωτοβολταϊκά a-Si:H, CdTe, GaAs, CIS, CIGS, παρόλο που παρουσιάζουν υψηλότερες αποδόσεις ισχύος συγκριτικά με τα OPVs, μειονεκτούν στο υψηλό κόστος παραγωγής τους μιας και κατασκευάζονται με μεθόδους υπό κενό και αδρανούς ατμόσφαιρας. Τέλος, τα ανόργανα υλικά που χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες στην κατασκευή τους παρουσιάζουν υψηλό κόστος όπως στη περίπτωση των CIGS που περιέχουν ίνδιο και των GaAs που αποτελούνται από μονοκρυσταλλικό αρσενικούχο γάλλιο μια, επίσης, σπάνια γαία. Το κόστος των παραπάνω φωτοβολταϊκών δικαιολογεί τη χρήση τους μόνο για διαστημικές εφαρμογές και όχι για ενσωμάτωση σε ηλιακές πέργκολες. The a-Si:H, CdTe, GaAs, CIS, CIGS photovoltaics, although they present higher power efficiencies compared to OPVs, suffer from their high production costs since they are manufactured using vacuum and inert atmosphere methods. Finally, the inorganic materials used as raw materials in their construction present high costs as in the case of CIGS containing indium and GaAs consisting of single crystal gallium arsenide, also a rare earth. The cost of the above photovoltaics justifies their use only for space applications and not for integration into solar pergolas.
Δεν έχουν χρησιμοποιηθεί μέχρι σήμερα τα OPV σε ανοιγοκλειόμενες πέργκολες, για τον λόγο ότι δεν ήταν δυνατή η ενσωμάτωση τους στο υλικό κάλυψης της ανοιγοκλειόμενης πέργκολας. To date, OPVs have not been used in retractable pergolas, for the reason that it was not possible to integrate them into the covering material of the retractable pergola.
Εν συντομία, η παρούσα εφεύρεση συνιστά μέθοδο ενσωμάτωσης εύκαμπτων, ελαφριών και ημιδιάφανων OPV σε ανοιγοκλειόμενες πέργκολες. Η εφεύρεση, με τον τίτλο «ανοιγοκλειόμενες ηλιακές πέργκολες», ορίζει τις ανοιγοκλειόμενες πέργολες που φέρουν ενσωματωμένο στο υλικό κάλυψής τους εκτυπωμένα Οργανικά Φωτοβολταϊκά, OPVs, για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Briefly, the present invention provides a method of incorporating flexible, lightweight and translucent OPVs into retractable pergolas. The invention, entitled "openable solar pergolas", defines openable pergolas that have printed Organic Photovoltaics, OPVs, integrated into their covering material, for the production of electricity.
Στο έγγραφο ΕΡ3462109Α1 όπου αποκαλύπτεται η ενσωμάτωση των OPVs στην οροφή από ύφασμα / πλαστικό ενός καροτσιού/αμαξιδίου ψυγείου ή σε ελαφριές κατασκευές υπόστεγων, που προστατεύουν μια συσκευή ψύξης και κατάψυξης, δεν αναφέρεται η χρήση των OPVs σε ανοιγοκλειόμενα σκίαστρα. Η τοποθέτηση των OPVs στις οροφές των παραπάνω αμαξιδίων προορίζεται για την παραγωγή ενέργειας με σκοπό τη λειτουργία του συστήματος ψύξης. Οι οροφές αυτές είναι σταθερές κατασκευές χωρίς να έχουν την δυνατότητα να αναπτύσσονται και να συμπτύσσονται. Η παρούσα εφεύρεση αναφέρεται στην μέθοδο ενσωμάτωσης των OPVs σε ανοιγοκλειόμενες ηλιακές πέργκολες. In EP3462109A1 which discloses the incorporation of OPVs in the fabric/plastic roof of a refrigerated cart/cart or in light shed constructions protecting a refrigeration and freezing apparatus, the use of OPVs in retractable shades is not mentioned. The placement of the OPVs on the roofs of the above carts is intended for the production of energy for the purpose of operating the cooling system. These ceilings are stable constructions without the possibility of expanding and collapsing. The present invention refers to the method of integrating OPVs into openable solar pergolas.
Η εφεύρεση χρησιμοποιεί την τεχνολογία των OPVs και αποτελεί μια νέα εφαρμογή τους στον κλάδο των ανοιγοκλειόμενων ηλιακών σκιάστρων και δεν αποτελεί τμήμα της ισχύουσας τεχνικής. The invention uses the technology of OPVs and is a new application of them in the field of openable solar shades and is not part of the current art.
Η τεχνική λύση που προτείνει η παρούσα εφεύρεση είναι η ανάπτυξη και κατασκευή ανοιγοκλειόμενων ηλιακών πέργκολων, με ενσωμάτωση εύκαμπτων, ελαφριών και υπέρλεπτων εκτυπωμένων OPVs, στο υλικό κάλυψης του σκιάστρου πτυσσόμενης πέργκολας από πανί ή πλαστικό ή/και από περιστρεφόμενες μεταλλικές περσίδες. The technical solution proposed by the present invention is the development and manufacture of retractable solar pergolas, incorporating flexible, light and ultra-thin printed OPVs, in the covering material of the folding pergola sunshade made of cloth or plastic and/or rotating metal blinds.
Συγκεκριμένα, η παρούσα εφεύρεση αναφέρεται στην καινοτόμα μέθοδο ενσωμάτωσης των OPVs σε ανοιγοκλειόμενες ηλιακές πέργκολες (πτυσσόμενες αλλά και με περιστρεφόμενες περσίδες) με τη χρήση διάφανων πλαισίων για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, που δεν έχει αναφερθεί ούτε έχει αποκαλυφθεί σε ανοιγοκλειόμενες πέργκολες τόσο πτυσσόμενες όσο και περιστρεφόμενες. Η τοποθέτηση και ενσωμάτωση των OPVs στο υλικό σκίασης, το οποίο μπορεί να είναι πλαστικό ή ύφασμα, μπορεί να γίνει με υλικά συγκόλλησης δύο όψεων, αυτοκόλλητες ή ραμμένες ταινίες τύπου βέλκρο είτε με απευθείας κόλληση υπερήχων. In particular, the present invention refers to the innovative method of integrating OPVs in retractable solar pergolas (folding and with rotating blinds) using transparent frames for the production of electricity, which has not been reported or disclosed in retractable and rotating pergolas. . The placement and integration of OPVs into the shading material, which can be plastic or fabric, can be done with double-sided adhesives, self-adhesive or sewn velcro-type tapes, or direct ultrasonic bonding.
Η τοποθέτηση μπορεί να γίνει στην εξωτερική (πάνω) πλευρά του υλικού σκίασης με τους παραπάνω τρόπους. Για την τοποθέτηση στην εσωτερική (κάτω) πλευρά του υλικού σκίασης είναι υποχρεωτική η χρήση διάφανου πλαστικού το οποίο τοποθετείται στη θέση του υλικού σκίασης ώστε η διερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία να μετατρέπεται από τα OPVs σε ηλεκτρική ενέργεια. Για την ενσωμάτωση των OPVs από την εσωτερική πλευρά του υλικού σκίασης, το υλικό σκίασης αφαιρείται σε επιφάνεια ίση ή μεγαλύτερη από την επιφάνεια του OPV. Στη θέση του αδιάφανου υλικού σκίασης που έχει αφαιρεθεί, τοποθετείται διάφανο πλαστικό το οποίο συγκολλάται περιμετρικά στο υλικό σκίασης, με χρήση υπερήχων. Το διάφανο πλαστικό επιτρέπει τη δίοδο της ηλιακής ακτινοβολίας και την παραγωγή ενέργειας από το OPV. Τα OPVs τοποθετούνται στο διάφανο πλαστικό τμήμα με χρήση αυτοκόλλητων ταινιών τύπου βέλκρο, υλικών συγκόλλησης δύο όψεων ή κόλληση με χρήση υπερήχων. The placement can be done on the outer (top) side of the shading material in the above ways. For the placement on the inner (bottom) side of the shading material, it is mandatory to use transparent plastic which is placed in place of the shading material so that the passing solar radiation is converted by the OPVs into electrical energy. To embed the OPVs from the inner side of the shading material, the shading material is removed to an area equal to or greater than the surface area of the OPV. In place of the opaque shading material that has been removed, clear plastic is placed which is welded around the perimeter of the shading material, using ultrasound. The transparent plastic allows the passage of solar radiation and the production of energy by the OPV. The OPVs are attached to the transparent plastic section using velcro adhesive tapes, double-sided adhesives or ultrasonic bonding.
Τα OPVs συνδέονται κατά σειρά μεταξύ τους σχηματίζοντας διακριτές στοιχειοσειρές οι οποίες συνδέονται παράλληλα μεταξύ τους. Οι στοιχειοσειρές συνδέονται σε κατάλληλο ρυθμιστή (maximum power point tracker) ο οποίος σταθμίζει το επίπεδο φόρτισης των συσσωρευτών για την αποθήκευση της παραγόμενης, από τα OPVs, ενέργειας (off grid). Εναλλακτικά, οι στοιχειοσειρές των OPVs μπορούν να συνδεθούν απευθείας σε μετατροπέα ισχύος (inverter) και μέσω κυτίου διακλάδωσης, να οδηγηθεί η παραγόμενη ισχύς προς οικιακή κατανάλωση με το πλεόνασμά της να εγχέεται στο δίκτυο ηλεκτροδότησης (net metering). The OPVs are connected in series with each other forming discrete strings which are connected in parallel with each other. The strings are connected to a suitable regulator (maximum power point tracker) which weighs the charging level of the accumulators to store the energy produced by the OPVs (off grid). Alternatively, the strings of OPVs can be connected directly to a power converter (inverter) and through a junction box, the generated power can be directed to domestic consumption with its surplus injected into the electricity network (net metering).
Τα πλεονεκτήματα των εκτυπωμένων OPVs είναι ότι παρουσιάζουν πάχος μικρότερο του Ιμηι και βάρος μικρότερο από 0.5Kg/m<2>. Είναι εξαιρετικά εύκαμπτα επειδή κατασκευάζονται με πολυστρωματικές νανοδομές οργανικών ημιαγωγών και ανόργανων υλικών πάνω σε λεπτά πλαστικά, εύκαμπτα και διαφανή υποστρώματα. Έχουν την δυνατότητα, λόγο του χαμηλού βάρους και του μικρού πάχους τους, να τοποθετούνται με ευκολία στις πτυχώσεις του υλικού κάλυψης του σκίαστρου της πτυσσόμενης πέργκολας χωρίς να εμφανίζουν σημάδια κόπωσης από τους επαναλαμβανόμενους κύκλους σύμπτυξης και ανάπτυξης. The advantages of printed OPVs are that they have a thickness of less than 1m and a weight of less than 0.5Kg/m<2>. They are extremely flexible because they are made with multilayer nanostructures of organic semiconductors and inorganic materials on thin plastic, flexible and transparent substrates. They have the ability, due to their low weight and small thickness, to be easily placed in the folds of the covering material of the folding pergola shade without showing signs of fatigue from the repeated cycles of contraction and expansion.
Ακόμη, η παραγωγή τους με τεχνικές εκτύπωσης roll-to-roll εξασφαλίζει χαμηλό κόστος, καθώς τα OPVs έχουν τη δυνατότητα να παράγονται σε μαζική βιομηχανική κλίμακα σε περιβάλλον ατμόσφαιρας. Furthermore, their production with roll-to-roll printing techniques ensures low cost, as OPVs have the potential to be produced on a mass industrial scale in an atmospheric environment.
Επίσης, τα OPVs συγκριτικά με τα κρυσταλλικά και τα ανόργανα φωτοβολταϊκά λεπτών υμενίων μπορούν να προσδώσουν και αισθητική στις πέργκολες αφού παράγονται σε μια παλέτα χρωμάτων του μπλε, πράσινου, κόκκινου και γκρι. Τέλος, τα OPVs εμφανίζουν οπτική διαφάνεια έως και 40%, συγκριτικά με τα υπόλοιπα φωτοβολταϊκά στοιχεία, κάτι που τα καθιστά ιδιαίτερα ελκυστικά για εφαρμογές ελάχιστης αισθητικής παρέμβασης. Also, OPVs compared to crystalline and inorganic thin film photovoltaics can also add aesthetics to pergolas since they are produced in a palette of blue, green, red and gray colors. Finally, OPVs display optical transparency of up to 40%, compared to other photovoltaic elements, which makes them particularly attractive for applications with minimal aesthetic intervention.
Τα σχέδια που συνοδεύουν την εφεύρεση, απεικονίζουν εν συντομία τα εξής: The drawings accompanying the invention briefly illustrate the following:
Το σχέδιο 1 απεικονίζει έναν τρόπο πραγμάτωσης μιας ανοιγοκλειόμενης ηλιακής πέργκολας, που αποτελείται από μια ανοιγοκλειόμενη πέργκολα και τουλάχιστον ένα εύκαμπτο Οργανικό Φωτοβολταϊκά (OPV) πάνελ. Figure 1 illustrates one embodiment of a retractable solar pergola, consisting of a retractable pergola and at least one flexible Organic Photovoltaic (OPV) panel.
Το σχέδιο 2 απεικονίζει έναν τρόπο πραγμάτωσης μιας ανοιγοκλειόμενης ηλιακής πέργκολας, που περιλαμβάνει μια ανοιγοκλειόμενη πέργκολα και ένα τουλάχιστον εύκαμπτο Οργανικό Φωτοβολταϊκά πάνελ αποτελούμενο από ένα Οργανικό Φωτοβολταϊκά στοιχείο, συναρμολογημένο με κυτίο διακλάδωσης. Figure 2 illustrates an embodiment of a retractable solar pergola, comprising a retractable pergola and at least one flexible Organic Photovoltaic panel consisting of an Organic Photovoltaic cell assembled with a junction box.
Το σχέδιο 3 απεικονίζει την πραγμάτωση μιας ανοιγοκλειόμενης ηλιακής πέργκολας που περιλαμβάνει μια ανοιγοκλειόμενη πέργκολα και μια τουλάχιστον στοιχειοσειρά εύκαμπτων OPV πάνελ. Figure 3 illustrates an embodiment of a retractable solar pergola that includes a retractable pergola and at least one string of flexible OPV panels.
Το σχέδιο 4, Σχήματα 4Α-4Γ απεικονίζει τα μέρη ενός εύκαμπτου Οργανικού Φωτοβολταϊκού πάνελ, που αποτελείται από ένα Οργανικό Φωτοβολταϊκά στοιχείο με ένα κυτίο διακλάδωσης. Figure 4, Figures 4A-4C illustrate the parts of a flexible Organic Photovoltaic panel, consisting of an Organic Photovoltaic cell with a junction box.
Το σχέδιο 5, Σχήματα 5Α-5Β παρουσιάζουν το καθένα τα μέρη που συνθέτουν το κυτίο διακλάδωσης για ένα Οργανικό Φωτοβολταϊκά πάνελ. Figure 5, Figures 5A-5B each show the parts that make up the junction box for an Organic Photovoltaic panel.
Το σχέδιο 6 απεικονίζει έναν τρόπο πραγμάτωσης μιας ανοιγοκλειόμενης ηλιακής πέργκολας με ενεργειακή αυτονομία. Figure 6 illustrates one embodiment of an energy self-contained retractable solar pergola.
Το σχέδιο 7 απεικονίζει έναν τρόπο πραγμάτωσης μιας ανοιγοκλειόμενης ηλιακής πέργκολας με OPV πάνελ για αυτοπαραγωγή με ενεργειακό συμψηφισμό (net metering). Figure 7 illustrates a way of realizing a retractable solar pergola with OPV panels for self-generation with net metering.
Το σχέδιο 8 απεικονίζει έναν τρόπο πραγμάτωσης μιας ανοιγοκλειόμενης ηλιακής πέργκολας με πτυσσόμενο σκίαστρο όπου στις πτυχώσεις του τοποθετείται μια στοιχειοσειρά OPV πάνελ. Figure 8 illustrates one way of making a retractable solar pergola with a folding shade where an array of OPV panels is placed in its folds.
Το σχέδιο 9 απεικονίζει την τοποθέτηση μια στοιχειοσειράς OPV πάνελ στο πτυσσόμενο σκίαστρο της ανοιγοκλειόμενης ηλιακής πέργκολας. Figure 9 illustrates the placement of an array of OPV panels on the retractable sun canopy of the retractable solar pergola.
Το σχέδιο 10, Σχήματα 10Α-Β, απεικονίζει έναν τρόπο πραγμάτωσης μιας ανοιγοκλειόμενης ηλιακής πέργκολας κρεμαστού τύπου που χρησιμοποιεί ντίζες ως αντιστήριξη, στην ανεπτυγμένη και συμπτυγμένη μορφή, αντίστοιχα. Figure 10, Figures 10A-B, illustrates one embodiment of a hanging type retractable solar pergola using stringers as a support, in the expanded and collapsed form, respectively.
Το σχέδιο 11 απεικονίζει έναν τρόπο πραγμάτωσης μιας πέργκολας με περιστρεφόμενες περσίδες στις οποίες τοποθετούνται εύκαμπτα ΟΡνπάνελ. Drawing 11 illustrates one way of making a pergola with revolving blinds on which flexible OP panels are placed.
Στο σχέδιο 12 απεικονίζεται κάτοψη μιας πέργκολας με περιστρεφόμενες περσίδες με εύκαμπτα OPV πάνελ. Figure 12 shows a top view of a rotatable pergola with flexible OPV panels.
Στο σχέδιο 1 3 απεικονίζεται η δομή των περιστρεφόμενων περσίδων της πέργκολας με εύκαμπτα OPV πάνελ συνδεδεμένα σε στοιχειοσειρά. Drawing 1 3 shows the structure of the revolving pergola blinds with flexible OPV panels connected in string.
Το σχέδιο 14 απεικονίζει μια ανοιγοκλειόμενη ηλιακή πέργκολα, κρεμαστού τύπου με πτυσσόμενο σκίαστρο στο εσωτερικό θερμοκηπίου, στην συμπτυγμένη της μορφή. Drawing 14 shows a collapsible solar pergola, hanging type with retractable shade inside a greenhouse, in its collapsed form.
Το σχέδιο 15 απεικονίζει ένα ενθυλακωμένο OPV με χρήση υμενίων φραγμού. Figure 15 illustrates an encapsulated OPV using barrier films.
Η εφεύρεση περιγράφεται λεπτομερώς παρακάτω, με τη βοήθεια ενός μη περιοριστικού παραδείγματος και με αναφορά στα συνημμένα σχέδια, τα οποία δείχνουν μία μορφή εφαρμογής της εφευρετικής ιδέας όσον αφορά το προϊόν της ανοιγοκλειόμενης ηλιακής πέργκολας με OPV πάνελ και τη μέθοδο εφαρμογής της παρούσης εφεύρεσης. The invention is described in detail below, by way of a non-limiting example and with reference to the attached drawings, which show one form of application of the inventive concept with regard to the product of the opening and closing solar pergola with OPV panels and the method of application of the present invention.
Η εφεύρεση αφορά μια ηλιακή πέργκολα που ενσωματώνει εύκαμπτα Οργανικά Φωτοβολταϊκά (OPV) στο σκίαστρο της, όπως αυτή περιγράφεται λεπτομερώς παρακάνω σε σχέση με τα σχήματα 1-14. The invention relates to a solar pergola incorporating flexible Organic Photovoltaics (OPV) in its shade, as detailed above with reference to Figures 1-14.
Σύμφωνα με ένα παράδειγμα εφαρμογής της παρούσας εφευρετικής ιδέας, μια ανοιγοκλειόμενη ηλιακή πέργκολα (2) αποτελείται από τα εξής τεχνικά στοιχεία: According to an example of application of the present inventive concept, an openable solar pergola (2) consists of the following technical elements:
Τουλάχιστον ένα OPV πάνελ (3), ένα κυτίο διακλάδωσης (5), σχήματα 5Α-Β, το οποίο αποτελείται από την υποδοχή (10) για την εισαγωγή του ηλεκτροδίου της ανόδου του OPV (8), την υποδοχή (11) για την εισαγωγή του ηλεκτροδίου καθόδου (9) του OPV. Το κυτίο διακλάδωσης (5) έχει κύριο σώμα (12) το οποίο αποτελείται από πλαστικό υλικό που περιέχει τα εσωτερικά επιμέρους στοιχεία του και στην ένα διπολικό βύσμα εξόδου (13) το οποίο επιτρέπει τη σύνδεση του κάθε πάνελ στο δίκλωνο καλώδιο (7). Το κύριο σώμα (12) του κυτίου διακλάδωσης (5) περιλαμβάνει τη φλάντζα (17) για την αποφυγή διείσδυσης υγρασίας και οξυγόνου. Επιπλέον περιλαμβάνει τα δύο μεταλλικά έλασμα της ανόδου (15) και καθόδου (14) και μία δίοδο (16) που αποτρέπει την δημιουργία βραχυκυκλώματος, όπως απεικονίζεται στο σχέδιο 5 σχήμα 5Β λεπτομερώς. At least one OPV panel (3), a junction box (5), figures 5A-B, which consists of the socket (10) for inserting the anode electrode of the OPV (8), the socket (11) for inserting of the cathode electrode (9) of the OPV. The junction box (5) has a main body (12) which consists of a plastic material that contains its internal components and a two-pole outlet plug (13) which allows the connection of each panel to the two-wire cable (7). The main body (12) of the junction box (5) includes the gasket (17) to prevent the ingress of moisture and oxygen. In addition, it includes the two metal plates of the anode (15) and cathode (14) and a diode (16) that prevents the creation of a short circuit, as illustrated in detail in drawing 5, figure 5B.
Η ανοιγοκλειόμενη ηλιακή πέργκολα μπορεί να είναι πτυσσόμενου τύπου (σχέδιο 8) από πανί ή πλαστικό με ρυθμιζόμενη κάλυψη και σκίαση, κρεμαστού τύπου (σχέδιο 10Α-Β) ή με περιστρεφόμενες μεταλλικές περσίδες (σχέδιο 11) Η ανάπτυξη και σύμπτυξη των πέργκολων μπορεί να γίνει χειροκίνητα με ντίζες ή/και αυτοματοποιημένα με ηλεκτρικό μοτέρ. Η ανοιγοκλειόμενη ηλιακή πέργκολα μπορεί να έχει τις OPV στοιχειοσειρές της συνδεδεμένες με ρυθμιστή φόρτισης για ενεργειακή αυτονομία μέσω φόρτισης μπαταριών (σχέδιο 6) ή να χρησιμοποιείται για αυτοπαραγωγή ενέργειας με ενεργειακό συμψηφισμό (net-metering) (σχέδιο 7). The retractable solar pergola can be of the folding type (diagram 8) made of cloth or plastic with adjustable coverage and shading, hanging type (diagram 10A-B) or with rotating metal blinds (diagram 11) The expansion and contraction of the pergolas can be done manually with strings and/or automated with an electric motor. The retractable solar pergola can have its OPV strings connected to a charge controller for energy autonomy through battery charging (figure 6) or be used for self-generation with net-metering (figure 7).
Όπως απεικονίζεται στο σχέδιο 1, σε έναν τρόπο πραγμάτωσης μιας ανοιγοκλειόμενης ηλιακής πέργκολας (1), που αποτελείται από μια ανοιγοκλειόμενη πέργκολα (2) με πτυσσόμενο σκίαστρο (28) από πανί ή πλαστικό ή/και από περιστρεφόμενες μεταλλικές περσίδες (41) και τουλάχιστον ένα εύκαμπτο OPV πάνελ (3), σύμφωνα με την εφεύρεση δίνεται η δυνατότητα μετατροπής της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια. Το εύκαμπτο OPV πάνελ (3) αποτελείται από ένα Οργανικό Φωτοβολταϊκό στοιχείο (4) συναρμολογημένο με το κυτίο διακλάδωσης (5) όπως απεικονίζεται στο Σχέδιο 2. As shown in drawing 1, in one embodiment of an openable solar pergola (1), consisting of an openable pergola (2) with a folding shade (28) of cloth or plastic and/or of rotating metal blinds (41) and at least one flexible OPV panel (3), according to the invention it is possible to convert solar radiation into electrical energy. The flexible OPV panel (3) consists of an Organic Photovoltaic cell (4) assembled with the junction box (5) as shown in Figure 2.
Οι εύκαμπτες διατάξεις OPVs αποτελούνται από ένα ή περισσότερα πολυμερικά στρώματα που αναπτύσσονται με τεχνολογίες εκτύπωσης και επίστρωσης σε εύκαμπτα υποστρώματα όπως διάφανα πολυμερή ή εύκαμπτα γυαλιά. Όπως απεικονίζεται στο σχέδιο 4Α-4Β τα OPV στοιχεία (4) στα άκρα τους διαθέτουν δύο ηλεκτρόδια, ηλεκτρόδιο ανόδου (8) και ηλεκτρόδιο καθόδου (9). Τα ηλεκτρόδια αυτά συνδέονται ηλεκτρικά στο κυτίο διακλάδωσης (5) με τις αγώγιμες ταινίες (44). Οι αγώγιμες ταινίες είναι επίπεδοι και αυτοκόλλητοι αγωγοί του ηλεκτρικού ρεύματος. Το Σχήμα 4Γ περιγράφει τον τρόπο τοποθέτησης του κυτίου διακλάδωσης (5) πάνω στο OPV πάνελ(4). Οι δύο αγώγιμες ταινίες (44) τοποθετούνται πάνω στο ηλεκτρόδιο ανόδου (8) και ηλεκτρόδιο καθόδου (9), και στη συνέχεια μεταφέρονται μέχρι την υποδοχή ανόδου (10) και την υποδοχή καθόδου (11). Το κυτίο διακλάδωσης (5) τοποθετείται με υλικό συγκόλλησης δύο όψεων στην οπίσθια πλευρά του OPV πάνελ(4). Flexible OPVs consist of one or more polymer layers grown by printing and coating technologies on flexible substrates such as transparent polymers or flexible glasses. As shown in figure 4A-4B the OPV cells (4) at their ends have two electrodes, an anode electrode (8) and a cathode electrode (9). These electrodes are electrically connected to the junction box (5) with the conductive strips (44). Conductive tapes are flat and self-adhesive conductors of electricity. Figure 4C describes how to mount the junction box (5) onto the OPV panel (4). The two conductive strips (44) are placed on the anode electrode (8) and cathode electrode (9), and then transferred to the anode receptacle (10) and the cathode receptacle (11). The junction box (5) is mounted with double-sided adhesive on the back side of the OPV panel (4).
Για την βέλτιστη παραγωγή ενέργειας, τα OPV πάνελ (3) συνδέονται μεταξύ τους σε στοιχειοσειρές (6) όπως απεικονίζεται στο σχέδιο 3. Για την δημιουργία μιας στοιχειοσειράς, τουλάχιστον 2 OPV πάνελ(3) συνδέονται ηλεκτρικά μεταξύ τους, κατά σειρά. Στην ηλεκτρική σύνδεση κατά σειρά, το ηλεκτρόδιο της ανόδου του ενός OPV, συνδέεται στο ηλεκτρόδιο καθόδου του επόμενου. Κατά προτίμηση, επιλέγεται η σειριακή σύνδεση μεταξύ των OPV πάνελ (3) με σκοπό την αύξηση της τάσης ανοιχτού κυκλώματος (Voc). Η σύνδεση των OPV πάνελ (3) σε συστοιχίες γίνεται μέσω ενός κυτίου διακλάδωσης (5) που απεικονίζεται στο σχέδιο 4 σχήμα 4Γ και το οποίο προσαρμόζεται στην OPV διάταξη ώστε να επιτρέπει τα ηλεκτρόδια της να συνδεθούν σε ένα δίκλωνο καλώδιο (7). For optimal energy production, the OPV panels (3) are connected together in strings (6) as shown in drawing 3. To create a string, at least 2 OPV panels (3) are electrically connected together, in series. In series electrical connection, the anode electrode of one OPV is connected to the cathode electrode of the next. Preferably, the series connection between the OPV panels (3) is chosen in order to increase the open circuit voltage (Voc). The connection of the OPV panels (3) in arrays is done through a junction box (5) illustrated in drawing 4 figure 4C and which is adapted to the OPV device to allow its electrodes to be connected to a two-wire cable (7).
Η ανοιγοκλειόμενη ηλιακή πέργκολα της εφεύρεσης μπορεί να έχει τα OPV πάνελ της συνδεδεμένα σε στοιχειοσειρές για ενεργειακή αυτονομία (20) με αποθήκευση όλης της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας σε συσσωρευτές (22) όπως απεικονίζεται στο σχέδιο 6. Συγκεκριμένα κατά τη σύνδεση, το κυτίο διακλάδωσης (5) των OPV πάνελ (3) συνδέεται μέσω του διπολικού βύσματος (13) στο δίκλωνο καλώδιο (7) το οποίο με τη σειρά του συνδέεται σε έναν ρυθμιστή φόρτισης (21). Στον ρυθμιστή φόρτισης (21) συνδέεται ένας ή περισσότεροι συσσωρευτές (22) κατάλληλης χωρητικότητας για την αποθήκευση της παραγόμενης ενέργειας για τη προσφορά ενεργειακής αυτονομίας στο σύστημα (20). Ο ρυθμιστής φόρτισης (21) διατηρεί τη στοιχειοσειρά των OPVs στο σημείο παραγωγής μέγιστης ισχύος. The opening and closing solar pergola of the invention can have its OPV panels connected in strings for energy autonomy (20) with storage of all the generated electricity in accumulators (22) as shown in drawing 6. Specifically when connected, the junction box (5 ) of the OPV panels (3) is connected via the bipolar plug (13) to the two-wire cable (7) which in turn is connected to a charge regulator (21). One or more accumulators (22) of suitable capacity are connected to the charge controller (21) to store the generated energy to offer energy autonomy to the system (20). The charge controller (21) maintains the string of OPVs at the maximum power output point.
Από την άλλη, το σχέδιο 7 απεικονίζει έναν τρόπο πραγμάτωσης μιας ανοιγοκλειόμενης ηλιακής πέργκολας για αυτοπαραγωγή με ενεργειακό συμψηφισμό (net metering) (23). Το σύστημα (23) αποτελείται από μια στοιχειοσειρά εύκαμπτων OPV πάνελ (6) η οποία ενσωματώνεται στο σκίαστρο της ανοιγοκλειόμενης πέργκολας (2). Η στοιχειοσειρά (6) συνδέεται με έναν μετατροπέα τάσης (24) για την μετατροπή της συνεχούς τάσης που παράγουν τα OPV πάνελ, σε εναλλασσόμενη τάση για οικιακή κατανάλωση (27). Το πλεόνασμα ισχύος, διοχετεύεται στο δίκτυο ηλεκτροδότησης (26). Απαραίτητη είναι τοποθέτηση μετρητή ενέργειας (25) για τον συμψηφισμό της αυτοπαραγούμενης ενέργειας που καταναλώνεται για οικιακή χρήση (27) και του πλεονάσματος ενέργειας που παρέχεται στο δίκτυο ηλεκτροδότησης (26). On the other hand, drawing 7 illustrates a way of realizing an openable solar pergola for self-generation with net metering (23). The system (23) consists of a string of flexible OPV panels (6) which is integrated into the shade of the retractable pergola (2). The string (6) is connected to a voltage converter (24) to convert the direct voltage produced by the OPV panels into alternating voltage for domestic consumption (27). The surplus power is channeled into the power supply network (26). Installation of an energy meter (25) is necessary to offset the self-produced energy consumed for domestic use (27) and the surplus energy supplied to the electricity network (26).
Σύμφωνα με ένα παράδειγμα εφαρμογής της εφευρετικής ιδέας, μια νέα χρήση αποκαλύπτεται με τα OPVs να τοποθετούνται στις εσωτερικές πτυχώσεις του πάνινου ή πλαστικού υλικού σκίασης της ανοιγοκλειόμενης πέργκολας κρεμαστού τύπου, ή στην εξωτερική επιφάνεια των περιστρεφόμενων μεταλλικών περσίδων σε πέργκολα τέτοιου τύπου (περιστρεφόμενες περσίδες). Οι ανοιγοκλειόμενες ηλιακές πέργκολες που προκύπτουν από την εφαρμογή της εφεύρεσης παρέχουν προηγμένες έξυπνες λύσεις όπως τη δυνατότητα σύμπτυξης και ανάπτυξης του υλικού σκίασης και μετά την ενσωμάτωση των OPVs. Αυτό μπορεί να γίνεται χειροκίνητα ή και αυτοματοποιημένα, με χρήση αισθητήρων, σύμφωνα με τις καιρικές και περιβαλλοντικές συνθήκες. Στην εφεύρεση υπάρχει δυνατότητα προσθήκης συστήματος θέρμανσης και εξαερισμού, καθώς και ειδικού φωτισμού από πηγές χαμηλής κατανάλωσης όπως LED, OLED, OLEC, με όλη την καλωδίωση κρύβεται στο εσωτερικό των αντίβαρων αλουμινίου. According to an example application of the inventive concept, a new use is disclosed with the OPVs being placed on the inner folds of the canvas or plastic shading material of the hanging-type open-close pergola, or on the outer surface of the rotating metal blinds in such a pergola (rotating blinds). The opening and closing solar pergolas resulting from the application of the invention provide advanced smart solutions such as the possibility of collapsing and expanding the shading material and after the integration of the OPVs. This can be done manually or automatically, using sensors, according to weather and environmental conditions. In the invention there is the possibility of adding a heating and ventilation system, as well as special lighting from low consumption sources such as LED, OLED, OLEC, with all the wiring hidden inside the aluminum counterweights.
Στην εφεύρεση αυτή η ανοιγοκλειόμενη ηλιακή πέργκολα απεικονίζεται στο σχέδιο 8 με ανοιγοκλειόμενο υλικό σκίασης (28) που στις πτυχώσεις (30) του τοποθετείται στοιχειοσειρά εύκαμπτων OPV πάνελ (6). Τα OPV πάνελ (3) τοποθετούνται πάνω στο υλικό του σκίαστρου (28) με συγκολλητική ταινία διπλής όψεως, ταινία βέλκρο, συγκόλληση με υπερήχους ή/και με ραφή. Οι πτυχώσεις του σκίαστρου (30) διατηρούν το σχήμα τους με τη χρήση αντίβαρων (31) σε μορφή ράβδου. Όπως απεικονίζεται στο σχέδιο 8, το δίκλωνο καλώδιο (7) μεταφέρεται μέσα από την οριζόντια δοκό (32) στη κατακόρυφη (33). Ειδικότερα όπως απεικονίζεται στο σχέδιο 9, το δίκλωνο καλώδιο (7) τοποθετείται μέσα σε κανάλι (35) που φέρει το υλικό σκίασης της οροφής και μεταφέρεται μέσω της οριζόντιας δοκού (32) στην κατακόρυφη δοκό (33) ώστε να μπορεί να συνδεθεί απευθείας με τον ρυθμιστή φόρτισης (21) ή/και τον μετατροπέα (24) για εφαρμογές ενεργειακής αυτονομίας (20) και εφαρμογές ενεργειακού συμψηφισμού (23). In this invention the retractable solar pergola is shown in drawing 8 with retractable shading material (28) on which a string of flexible OPV panels (6) is placed in the folds (30). The OPV panels (3) are attached to the shade material (28) with double-sided adhesive tape, velcro tape, ultrasonic welding and/or stitching. The pleats of the shade (30) maintain their shape with the use of counterweights (31) in the form of a rod. As shown in drawing 8, the two-wire cable (7) is carried through the horizontal beam (32) to the vertical beam (33). More specifically as shown in drawing 9, the two-wire cable (7) is placed inside a channel (35) carrying the shading material of the roof and is transferred through the horizontal beam (32) to the vertical beam (33) so that it can be connected directly to the charging regulator (21) and/or the converter (24) for energy autonomy applications (20) and energy compensation applications (23).
Η ανοιγοκλειόμενη πέργκολα (28) με υλικό κάλυψης ύφασμα ή πλαστικό, σύμφωνα με ένα τρόπο πραγμάτωσης αναπτύσσεται και συμπτύσσεται με μοτέρ ηλεκτροκίνησης (29). Το μοτέρ ηλεκτροκίνησης (29) τοποθετείται μέσα σε άξονα (34) που συγκροτείται από τις οριζόντιες δοκούς (32) για αυτόματη λειτουργία της ανοιγοκλειόμενης ηλιακής πέργκολας (1). Τέλος, με χρήση εγκαταστημένων αισθητήρων, όπως ανεμόμετρο, φωτόμετρο, βροχόμετρο δίνεται η δυνατότητα αυτοματοποιημένου ελέγχου και λειτουργία της ανοιγοκλειόμενης ηλιακής πέργκολας μέσω διακόπτη, κινητού τηλεφώνου ή τηλεχειρισμού. The opening and closing pergola (28) with fabric or plastic covering material, according to one embodiment, expands and collapses with an electric drive motor (29). The electric drive motor (29) is placed inside a shaft (34) composed of the horizontal beams (32) for automatic operation of the opening and closing solar pergola (1). Finally, with the use of installed sensors, such as anemometer, photometer, rain gauge, the possibility of automated control and operation of the opening and closing solar pergola via a switch, mobile phone or remote control is given.
Σύμφωνα με ένα άλλο τρόπο πραγμάτωσης της ίδιας εφευρετικής ιδέας, το υλικό σκίασης της ανοιγοκλειόμενης ηλιακής πέργκολας (1) μπορεί να αναπτύσσεται και να συμπτύσσεται με ντίζες (36) όπως απεικονίζεται στο σχέδιο 10Α-10Β. Το υλικό κάλυψης της οροφής (30), ύφασμα ή πλαστικό συγκρατείται σε αυτή τη περίπτωση από ντίζες (36) που είναι περασμένες μέσα από κρίκους (37). Για την χειροκίνητη ανάπτυξη και σύμπτυξη της ανοιγοκλειόμενης πέργκολας κρεμαστού τύπου (28) χρησιμοποιείται σκοινί (39) το οποίο είναι προσαρτημένο στον κρίκο συγκράτησης (38). According to another embodiment of the same inventive concept, the shading material of the retractable solar pergola (1) can be expanded and collapsed by strings (36) as shown in drawing 10A-10B. The roof covering material (30), fabric or plastic is held in this case by cords (36) passed through rings (37). A rope (39) attached to the retaining ring (38) is used for the manual expansion and contraction of the hanging type open-close pergola (28).
Το σχέδιο 11 απεικονίζει έναν τρόπο πραγμάτωσης μιας πέργκολας με περιστρεφόμενες περσίδες (40), που στις περιστρεφόμενες περσίδες (41) της τοποθετούνται εύκαμπτα OPVs (3) στην εξωτερική επιφάνεια τους. Η πέργκολα με περιστρεφόμενες περσίδες αποτελεί συνήθως ένα σύστημα αλουμινένιας πέργκολας που μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιονδήποτε εξωτερικό χώρο. Οι περσίδες (41) περιστρέφονται ηλεκτρικά προσφέροντας απόλυτη υδατοστεγανότητα και πολύ μεγάλη αντοχή στην ανεμοπίεση. Η τοποθέτηση των OPV πάνελ (3) γίνεται στην εξωτερική επιφάνεια των περσίδων με συγκολλητικό υλικό διπλής όψεως ισχυρής συγκράτησης και όπως απεικονίζεται στη κάτοψη του σχεδίου 12, τα OPV πάνελ (3) συνδέονται μεταξύ τους μέσω του δίκλωνου καλωδίου (7) το οποίο οδηγείται μέσα από την οριζόντια δοκό (32) στην κάθετη δοκό (33), όπως φαίνεται αναλυτικότερα στο σχέδιο 13. Figure 11 illustrates an embodiment of a pergola with rotatable louvers (40), whose rotatable louvers (41) have flexible OPVs (3) placed on their outer surface. Pergola with revolving blinds is usually an aluminum pergola system that can be applied to any outdoor space. The blinds (41) rotate electrically, offering absolute waterproofness and very high resistance to wind pressure. The installation of the OPV panels (3) is done on the outer surface of the blinds with a strong holding double-sided adhesive material and as shown in the top view of drawing 12, the OPV panels (3) are connected to each other by means of the two-wire cable (7) which is led inside from the horizontal beam (32) to the vertical beam (33), as shown in more detail in drawing 13.
Σύμφωνα με ένα παράδειγμα εφαρμογής της παρούσας εφευρετικής ιδέας, όπως απεικονίζεται στο σχέδιο 14, μια ανοιγοκλειόμενη ηλιακή πέργκολα (1) με πτυσσόμενο σκίαστρο (28) τοποθετείται εσωτερικά σε ένα θερμοκήπιο (42). Συγκεκριμένα, τοποθετείται οριζόντια μεταξύ της οροφής του θερμοκηπίου και του τελικού ύψους των φυτών. Η ημιδιαφάνεια που εμφανίζουν τα OPVs καθιστά εφικτή την εφαρμογή της ανοιγοκλειόμενης ηλιακής πέργκολας μεταξύ των φυτών και του υλικού κάλυψης του θερμοκηπίου. Η ανοιγοκλειόμενη ηλιακή πέργκολα μπορεί να παρέχει ενέργεια για την αυτονομία του θερμοκηπίου αλλά και για περιπτώσεις αυτοπαραγωγής με ενεργειακό συμψηφισμό. Η ανοιγοκλειόμενη ηλιακή πέργκολα αναπτύσσεται και συμπτύσσεται με μοτέρ ηλεκτροκίνησης (29). Η ανάπτυξη των φυτών δεν επηρεάζεται αφού η οπτική διαπερατότητα των OPVs στο ορατό επιτρέπει την φωτοσύνθεση. Κατά τη διάρκεια των μεσημβρινών ωρών της καλοκαιρινής περιόδου, η πτυσσόμενη ηλιακή πέργκολα παράγει ηλεκτρική ενέργεια και παράλληλα προσφέρει την αναγκαία σκίαση στα φυτά προστατεύοντας τα από την έντονη ηλιοφάνεια και την υψηλή θερμοκρασία. Κατά τη διάρκεια της νύχτας ή τους χειμερινούς μήνες, η πτυσσόμενη ηλιακή πέργκολα συγκρατεί την θερμότητα εντός του θερμοκηπίου διατηρώντας σταθερή την θερμοκρασία και εξοικονομώντας ενέργεια έως 40-60 %. According to an example application of the present inventive concept, as illustrated in drawing 14, an openable solar pergola (1) with a folding shade (28) is placed inside a greenhouse (42). Specifically, it is placed horizontally between the roof of the greenhouse and the final height of the plants. The translucency displayed by OPVs makes it possible to apply the openable solar pergola between the plants and the greenhouse cover material. The openable solar pergola can provide energy for the autonomy of the greenhouse but also for cases of self-production with energy compensation. The retractable solar pergola expands and collapses with an electric drive motor (29). Plant growth is not affected since the optical transmittance of OPVs in the visible allows photosynthesis. During the midday hours of the summer season, the folding solar pergola generates electricity and at the same time offers the necessary shade to the plants, protecting them from the intense sunlight and high temperature. During the night or winter months, the folding solar pergola retains the heat inside the greenhouse keeping the temperature constant and saving energy up to 40-60%.
Η εφεύρεση της ανοιγοκλειόμενης ηλιακής πέργκολας μπορεί να βρει εφαρμογή για τη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε εξωτερικούς χώρους όπως σε μονοκατοικίες, πολυκατοικίες, ξενοδοχειακές μονάδες, χώρους εστίασης, καφετέριες, θερμοκήπια και γενικά σε περιοχές με έντονη ηλιοφάνεια προσφέροντας παράλληλα τη σκίαση και την προστασία από την ηλιακή ακτινοβολία, τη βροχή και τον αέρα. Οι ανοιγοκλειόμενες ηλιακές πέργκολες φέρουν διάφορους χρωματισμούς λόγω των διαφορετικών χρωμάτων που έχουν τα OPV πάνελ. The invention of the openable solar pergola can find application for the production of electricity in outdoor spaces such as single-family houses, apartment buildings, hotel units, dining areas, cafeterias, greenhouses and in general in areas with intense sunlight while offering shading and protection from the sun radiation, rain and wind. Retractable solar pergolas come in various colors due to the different colors of the OPV panels.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GR20200100151A GR1009915B (en) | 2020-03-20 | 2020-03-20 | Opening and closing solar pergolas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GR20200100151A GR1009915B (en) | 2020-03-20 | 2020-03-20 | Opening and closing solar pergolas |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| GR1009915B true GR1009915B (en) | 2021-01-19 |
Family
ID=75107723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| GR20200100151A GR1009915B (en) | 2020-03-20 | 2020-03-20 | Opening and closing solar pergolas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| GR (1) | GR1009915B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023238057A1 (en) * | 2022-06-08 | 2023-12-14 | King Abdullah University Of Science And Technology | Multi-tier, foldable photovoltaic roof and method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3196012A1 (en) * | 2016-01-20 | 2017-07-26 | AGC Glass Europe | Organic photovoltaic assembly and process of manufacture |
| CN107965178A (en) * | 2017-11-08 | 2018-04-27 | 威海职业学院 | A kind of solar recharging stake |
| US20190229222A1 (en) * | 2018-01-25 | 2019-07-25 | Saint-Gobain Adfors Canada, Ltd. | Photovoltaic textile |
| WO2019239390A1 (en) * | 2018-06-15 | 2019-12-19 | Sunew Filmes Fotovoltaicos Impressos S.A. | Photovoltaic devices and methods of manufacturing photovoltaic devices |
-
2020
- 2020-03-20 GR GR20200100151A patent/GR1009915B/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3196012A1 (en) * | 2016-01-20 | 2017-07-26 | AGC Glass Europe | Organic photovoltaic assembly and process of manufacture |
| CN107965178A (en) * | 2017-11-08 | 2018-04-27 | 威海职业学院 | A kind of solar recharging stake |
| US20190229222A1 (en) * | 2018-01-25 | 2019-07-25 | Saint-Gobain Adfors Canada, Ltd. | Photovoltaic textile |
| WO2019239390A1 (en) * | 2018-06-15 | 2019-12-19 | Sunew Filmes Fotovoltaicos Impressos S.A. | Photovoltaic devices and methods of manufacturing photovoltaic devices |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023238057A1 (en) * | 2022-06-08 | 2023-12-14 | King Abdullah University Of Science And Technology | Multi-tier, foldable photovoltaic roof and method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jelle et al. | Building integrated photovoltaic products: A state-of-the-art review and future research opportunities | |
| US6812397B2 (en) | Photocurrent-generating fabric and support for such a fabric | |
| EP1644759B1 (en) | Concentrating type solar collection and daylighting system within glazed building envelopes | |
| US20130206708A1 (en) | Solar panel deployment system | |
| US20150326175A1 (en) | System and method of rooftop solar energy production | |
| KR20130022230A (en) | Greenhouse with solar cell | |
| TW201416540A (en) | Flexible thin film solar energy blinds module | |
| US11711053B2 (en) | Dynamically adjustable, flexible, and modular photovoltaic system and method | |
| KR20120110697A (en) | Vertical blinde driving by pvled(photovoltaic light emitting diode) | |
| CN201332611Y (en) | Solar photovoltaic tomato greenhouse | |
| GR1009915B (en) | Opening and closing solar pergolas | |
| Orhon | 0171—A review on adaptive photovoltaic Façades | |
| KR101216929B1 (en) | Blind Apparatus including a Solar Module and a LED Module | |
| CN206233682U (en) | A kind of yurt of solar power generation | |
| WO2012001434A1 (en) | Covering or building element with solar cells fixed for the sunny sides of the buildings | |
| Siedliska | Photovoltaics–the present and the future | |
| US20230308048A1 (en) | Dynamically adjustable, flexible, and modular photovoltaic system and method | |
| CN110928332B (en) | Energy-saving control method for integrated photovoltaic power generation landscape lamp | |
| JP2014120310A (en) | Dye-sensitization solar cell power generation system | |
| CN212837478U (en) | Novel solar-driven phase modulator factory building office area lighting system | |
| CN116053341A (en) | Appearance-variable photovoltaic power generation equipment and manufacturing method | |
| CN106437283A (en) | Mongolian yurt adopting solar power generation | |
| Hosseini | How to benefit from BIPV system for designing energy-efficient commercial buildings | |
| Breivik | Building Integrated Photovoltaics-A State-of-the-Art Review, Future Research Opportunities and Large-Scale Experimental Wind-Driven Rain Exposure Investigations | |
| Tsoutsos et al. | Solar energy for building supply |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PG | Patent granted |
Effective date: 20210215 |