IT202000004633A1 - SOLAR PANEL - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce ad un pannello solare in accordo con il preambolo della rivendicazione 1. The present invention refers to a solar panel in accordance with the preamble of claim 1.
Per semplicit? di esposizione, la presente descrizione ? fatta in modo esemplificativo e non limitativo con particolare riferimento ad un pannello solare fotovoltaico, ad esempio avente forma quadrata o rettangolare. For simplicity? of exposure, this description? made by way of example and not of limitation with particular reference to a photovoltaic solar panel, for example having a square or rectangular shape.
Nell?ambito dello sfruttamento delle energie rinnovabili, ? sempre pi? diffuso l?utilizzo di pannelli solari singoli o di impianti comprendenti una pluralit? di pannelli solari, in particolare pannelli fotovoltaici destinati a sfruttare l?energia dei raggi solari incidenti su tali pannelli. In the context of the exploitation of renewable energies,? more and more? widespread use of single solar panels or systems comprising a plurality of of solar panels, in particular photovoltaic panels intended to exploit the energy of the solar rays incident on such panels.
In considerazione degli ingenti finanziamenti necessari all?installazione di singoli pannelli solari o alla realizzazione di interi impianti, e visti i lunghi tempi di ammortamento dei finanziamenti spesso confrontabili con la vita degli impianti stessi, ? evidente come sia oggigiorno molto sentita l?esigenza di ottimizzare la struttura ed il funzionamento di tali pannelli al fine di massimizzarne sia l?efficienza singola che la resa complessiva di un loro impianto. In consideration of the huge funding required for the installation of individual solar panels or for the construction of entire systems, and given the long amortization times of the loans that are often comparable with the life of the systems themselves,? It is evident that today the need to optimize the structure and operation of these panels is very much felt in order to maximize both the individual efficiency and the overall yield of one of their systems.
In particolare si osserva come i pannelli solari attualmente noti richiedano di essere posizionati ed orientati in modo opportuno rispetto alla traiettoria da est a ovest percorsa dal sole giornalmente, la cui altezza (dunque secondo una orientazione nord-sud) cambia al variare delle stagioni in considerazione della differente inclinazione assunta dall?asse di rotazione terreste durante il moto annuale di rivoluzione attornio al sole. In particular, it can be observed that the currently known solar panels require to be positioned and oriented appropriately with respect to the trajectory from east to west traveled by the sun daily, whose height (therefore according to a north-south orientation) changes with the changing seasons in consideration. of the different inclination assumed by the axis of rotation of the earth during the annual motion of revolution around the sun.
Generalmente, gli impianti fotovoltaici come attualmente installati prevedono un posizionamento inclinato dei pannelli solari rispetto al suolo, cos? da ricevere i raggi solari il pi? perpendicolare possibile nella fascia centrale della giornata, abbinando le condizioni geometriche di massima conversione fotovoltaica all?orario di massimo trasporto energetico da parte del singolo raggio solare. Tali impianti sono dunque predisposti per massimizzare il rendimento e la produzione con un picco produttivo intorno a mezzogiorno, quando il sole ? pi? alto allo zenit, risultando tuttavia penalizzata la produzione nelle altre ore della giornata. Generally, photovoltaic systems as currently installed provide for an inclined positioning of the solar panels with respect to the ground, so? to receive the sun's rays the most? perpendicular as possible in the central band of the day, combining the geometric conditions of maximum photovoltaic conversion to the time of maximum energy transport by the single solar ray. These plants are therefore designed to maximize yield and production with a production peak around noon, when the sun? pi? high at the zenith, however production at other times of the day is penalized.
Al fine di aumentare la produttivit? e dunque la resa di tali impianti, sono state sviluppate soluzioni motorizzate, nelle quali i pannelli solari sono supportati da appositi supporti motorizzati programmati per effettuare il cosiddetto ?inseguimento solare? da est a ovest durante ciascun giorno e da sud a nord e viceversa nell?arco dell?anno. In order to increase productivity? and therefore the yield of these systems, motorized solutions have been developed, in which the solar panels are supported by special motorized supports programmed to carry out the so-called? solar tracking? from east to west during each day and from south to north and vice versa throughout the year.
Tuttavia, ? evidente come questa soluzione comporti un aumento spropositato dei costi di installazione per la presenza delle motorizzazioni da implementare, nonch? dei costi di manutenzione per mantenere in efficienza i mezzi di motorizzazione. However, ? evident how this solution involves a disproportionate increase in installation costs due to the presence of the engines to be implemented, as well as? maintenance costs to keep the motor vehicles efficient.
Al fine di minimizzare almeno i costi di manutenzione proporzionali all?area dei pannelli solari, ? stato altres? proposto di abbinare ai pannelli solari degli schermi riflettenti concentratori idonei a concentrare l?energia dei raggi solari su un pannello solare di dimensioni inferiori, ma questo ha principalmente modificato i termini il problema anzich? risolverlo, spostandolo a sfide tecnologiche diverse o aggiuntive. In order to minimize at least the maintenance costs proportional to the area of the solar panels,? was also? proposed to combine the solar panels with reflective screens concentrators suitable for concentrating the energy of the sun's rays on a smaller solar panel, but this has mainly changed the terms of the problem instead of? solve it, moving it to different or additional technological challenges.
Infatti, l?eccessiva concentrazione dei raggi riflessi determina uno stress localizzato e un eccessivo surriscaldamento del pannello solare con conseguenti problemi di durata e affidabilit? nel tempo durante l?utilizzo, problema per altro gi? presente in assenza di concentrazione se l?impianto ? ottimizzato per sfruttare il picco energetico di mezzogiorno come di fatto ? di prassi. In fact, the excessive concentration of the reflected rays determines a localized stress and an excessive overheating of the solar panel with consequent problems of duration and reliability. over time during use, a problem for another already? present in the absence of concentration if the plant? optimized to take advantage of the midday energy peak as in fact? of practice.
D?altra parte, l?aumentata sensibilit? al corretto allineamento del dispositivo introdotta dalla presenza dello schermo concentratore, schermo che di fatto funge anche da filtro sulla direzione di provenienza dei raggi trasmissibili al pannello solare, ha aumentato notevolmente i costi di gestione del dispositivo stesso. On the other hand, the increased sensitivity? the correct alignment of the device introduced by the presence of the concentrator screen, screen which in fact also acts as a filter on the direction of origin of the rays transmissible to the solar panel, has considerably increased the operating costs of the device itself.
In linea generale occorre evidenziare come negli impianti a pannelli solari si segua il principio del massimo rendimento ad incidenza normale rispetto alla superficie dei pannelli solari, questi ultimi ombreggiandosi reciprocamente, con conseguente calo della produttivit?, nelle altre ore della giornata quando il sole ? pi? basso all?orizzonte, a meno di non prevedere un impianto a pannelli solari motorizzati. Tale principio di progettazione degli impianti a pannelli solari in modo da sfruttare il massimo rendimento nelle ore centrali della giornata apre anche numerosi interrogativi legati all?accumulo dell?energia prodotta ed alla gestione della sua distribuzione dilazionata nel tempo. In general it is necessary to highlight how in solar panel systems the principle of maximum efficiency with normal incidence with respect to the surface of the solar panels is followed, the latter shading each other, with a consequent decrease in productivity, in the other hours of the day when the sun? pi? low on the horizon, unless a motorized solar panel system is envisaged. This design principle of solar panel systems in order to exploit the maximum yield in the central hours of the day also opens up numerous questions related to the accumulation of the energy produced and the management of its distribution over time.
Il problema affrontato dalla presente invenzione ? quello di escogitare un pannello solare il quale presenti caratteristiche strutturali e funzionali tali da soddisfare la suddetta esigenza, in particolare affrancandosi dal principio di massimo rendimento ovviando al contempo agli inconvenienti di cui si ? detto con riferimento alla tecnica nota. The problem faced by the present invention? that of devising a solar panel which has structural and functional characteristics such as to satisfy the aforementioned need, in particular by freeing itself from the principle of maximum efficiency while obviating the drawbacks of which one? said with reference to the known art.
Tale problema ? risolto da un pannello solare in accordo con la rivendicazione 1. Such a problem? solved by a solar panel in accordance with claim 1.
L?idea di soluzione alla base della presente invenzione ? quella di escogitare un pannello solare ottimizzato per la produzione continua ottenuta con la luce diffusa anzich? per il picco produttivo ottenuto con la luce diretta, ottenendo cos? una produzione pi? moderata ma continua durante la giornata, senza preoccuparsi di attuare lo ?inseguimento solare? di cui si ? detto, sfruttando la caratteristica di convogliare i raggi luminosi su una superficie estesa anzich? su un unico punto. The idea of a solution underlying the present invention? that of devising a solar panel optimized for continuous production obtained with diffused light instead of? for the peak production obtained with direct light, thus obtaining? a production pi? moderate but continues throughout the day, without worrying about implementing the? solar tracking? of which yes? said, taking advantage of the characteristic of conveying the light rays on an extended surface instead of? on one point.
Dunque l?idea di soluzione della presente invenzione ? basata sullo sfruttamento della luminosit? diffusa, presente in misura variabile a tutte le latitudini del pianeta ed in tutte le condizioni atmosferiche, anche in caso di giornate nuvolose. So the solution idea of the present invention? based on the exploitation of brightness? widespread, present to varying degrees at all latitudes of the planet and in all atmospheric conditions, even in the event of cloudy days.
Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi del pannello solare secondo la presente invenzione risulteranno dalla descrizione di seguito riportata di un suo esempio preferito di realizzazione, data a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, in cui: Further characteristics and advantages of the solar panel according to the present invention will result from the following description of one of its preferred embodiments, given by way of non-limiting example, with reference to the attached figures, in which:
- la figura 1 rappresenta una vista schematica semplificata di una porzione di un pannello solare secondo l?invenzione comprendente una superficie a pianta quadrilatera ed uno schermo riflettore; Figure 1 represents a simplified schematic view of a portion of a solar panel according to the invention comprising a surface with a quadrilateral plan and a reflector screen;
- la figura 2 rappresenta un vista in sezione nel piano XZ dello schermo riflettore di figura 1; Figure 2 represents a sectional view in the XZ plane of the reflector screen of Figure 1;
- la figura 3 rappresenta un vista in sezione nel piano XZ dello schermo riflettore di figura 1 in comparazione con una curva di riferimento di una parabola passante per gli stessi estremi; Figure 3 represents a sectional view in the XZ plane of the reflector screen of Figure 1 in comparison with a reference curve of a parabola passing through the same ends;
- la figura 4 rappresenta una vista schematica semplificata di una porzione di un pannello solare secondo l?invenzione comprendente una superficie a esagonale ed uno schermo riflettore; Figure 4 represents a simplified schematic view of a portion of a solar panel according to the invention comprising a hexagonal surface and a reflector screen;
- la figura 5 mostra una pluralit? di pannelli solari secondo l?invenzione come posizionati sul terreno. - figure 5 shows a plurality of of solar panels according to the invention as positioned on the ground.
Con riferimento alle annesse figure, con 1 ? globalmente indicato un pannello solare secondo l?invenzione secondo l?invenzione per lo sfruttamento di energia luminosa. With reference to the attached figures, with 1? globally indicated a solar panel according to the invention according to the invention for the exploitation of light energy.
In particolare, nel seguito della descrizione si far? riferimento, in modo non limitativo, ad un pannello solare con celle fotovoltaiche idoneo alla produzione di energia elettrica quando la superficie superiore SP di prefissata area idonea ? investita con raggi luminosi incidenti. In particular, in the following of the description will be done? reference, in a non-limiting way, to a solar panel with photovoltaic cells suitable for the production of electricity when the upper surface SP has a predetermined suitable area? hit with incident light rays.
Tale superficie superiore SP ? la parte del pannello solare 1 idonea a sfruttare l?energia dei raggi luminosi, ad esempio trasformandola in energia elettrica nel caso di un pannello fotovoltaico. Such upper surface SP? the part of the solar panel 1 suitable for exploiting the energy of the light rays, for example transforming it into electricity in the case of a photovoltaic panel.
In accordo con una forma preferita di realizzazione, la suddetta superficie superiore SP del pannello solare ? una superficie piana, potendosi altres? prevedere pannelli con superficie concave, convesse o in altro modo conformate. In accordance with a preferred embodiment, the aforementioned upper surface SP of the solar panel? a flat surface, also being able? provide panels with concave, convex or otherwise shaped surfaces.
Nel caso in cui la suddetta superficie superiore SP del pannello solare 1 non sia piana, le considerazioni che seguono sono da riferirsi ad una proiezione piana in pianta di tale superficie. If the aforesaid upper surface SP of the solar panel 1 is not flat, the following considerations are to be referred to a plan plan projection of this surface.
In modo del tutto convenzionale, la suddetta superficie superiore del pannello solare pu? assumere una conformazione quadrilatera, ad esempio quadrata o rettangolare, essendo altres? possibile prevedere pannelli solari aventi superfici superiori differentemente conformate, ad esempio circolari, esagonali (come raffigurato in figura 4) o altre ancora. In a completely conventional way, the aforementioned upper surface of the solar panel can? assume a quadrilateral conformation, for example square or rectangular, being also? It is possible to provide solar panels having differently shaped upper surfaces, for example circular, hexagonal (as shown in figure 4) or others.
? evidente che nel caso di un pannello quadrilatero o poligonale, il bordo periferico ? rettilineo, mentre nel caso di un pannello circolare sar? curvilineo ? evident that in the case of a quadrilateral or polygonal panel, the peripheral edge? straight, while in the case of a circular panel it will be? curvilinear
Il pannello solare 1 comprende altres? almeno uno schermo riflettore 2 avente una superficie riflettente SR la quale ? idonea e conformata per riflettere su detta superficie superiore SP di detto pannello solare 1 raggi luminosi RI che incidono su detta superficie riflettente SR. The solar panel 1 also includes? at least one reflector screen 2 having a reflective surface SR which? suitable and shaped to reflect on said upper surface SP of said solar panel 1 light rays R1 which affect said reflective surface SR.
Preferibilmente il suddetto pannello riflettore 2 pu? essere realizzato con un materiale avente buone caratteristica di riflettenza, ad esempio dell?ordine del 90% o superiore, pi? preferibilmente una riflettenza dell?ordine del 95% o superiore. Preferably the aforesaid reflector panel 2 can? be made with a material having good reflectance characteristics, for example of the order of 90% or higher, more? preferably a reflectance of the order of 95% or higher.
A puro titolo esemplificativo, ? possibile impiegare uno schermo riflettore 2 avente la superficie destinata ad essere affacciata alla superficie superiore SP del pannello solare 1, realizzata in materiale metallico, ad esempio Alluminio lucidato. Preferibilmente uno strato metallico, ad esempio uno strato metallico di Alluminio lucidato, avente uno spessore di 2-3mm. In accordo con una differente forma di realizzazione, la superficie riflettente dello schermo riflettore 2 pu? essere individuata da una pellicola metallica adesiva, ad esempio di rame ed argento, abbinata ad un supporto vetroso. By way of example,? It is possible to use a reflector screen 2 having the surface intended to face the upper surface SP of the solar panel 1, made of metallic material, for example polished aluminum. Preferably a metallic layer, for example a metallic layer of polished aluminum, having a thickness of 2-3mm. In accordance with a different embodiment, the reflecting surface of the reflector screen 2 can? be identified by an adhesive metallic film, for example of copper and silver, combined with a glassy support.
In accordo con una forma di realizzazione preferita, lo schermo riflettore 2 comprende una superficie riflettente SD anche sul lato dello schermo opposto al lato affacciato verso la superficie superiore SP del pannello solare 1, in modo da aumentare il livello di luminosit? diffusa e recuperare anche parte di quei raggi luminosi che, bench? riflessi dal suolo, non riuscendo ad uscire dalla struttura modulare costituita da diversi riflettori adiacenti si perderebbero nelle intercapedini non ricoperte da pannelli solari. In accordance with a preferred embodiment, the reflector screen 2 comprises a reflecting surface SD also on the side of the screen opposite the side facing the upper surface SP of the solar panel 1, so as to increase the brightness level. diffused and also recover part of those light rays which, although? reflections from the ground, failing to get out of the modular structure consisting of several adjacent reflectors would get lost in the cavities not covered by solar panels.
Detto schermo riflettore 2 ? posizionato per estendersi lungo almeno un primo tratto di detta superficie superiore SP, preferibilmente lungo un tratto del bordo periferico di detta superficie superiore SP. Said reflector screen 2? positioned to extend along at least a first portion of said upper surface SP, preferably along a portion of the peripheral edge of said upper surface SP.
Preferibilmente, il pannello solare 1 comprende una pluralit? di pannelli riflettori 2 posizionati in modo da risultare estesi lungo una prevalente parte del bordo perimetrale della superficie superiore SP del detto pannello solare 1, ad esempio almeno per il 70% di tale bordo perimetrale, pi? preferibilmente almeno per il 90% di tale bordo perimetrale. Preferably, the solar panel 1 comprises a plurality of of reflector panels 2 positioned so as to be extended along a prevalent part of the perimeter edge of the upper surface SP of said solar panel 1, for example at least for 70% of said perimeter edge, plus? preferably at least for 90% of this perimeter edge.
Ci? consente di riflettere sulla suddetta superficie superiore SP del pannello solare 1 anche raggi luminosi che incidono su un?area che ? esterna alla superficie superiore SP aumentando dunque il numero di raggi luminosi, dunque l?energia, che investono la superficie superiore SP, che ? la parte del pannello solare 1 idonea a sfruttare l?energia dei raggi luminosi, ad esempio trasformandola in energia elettrica nel caso di un pannello fotovoltaico. There? allows to reflect on the aforesaid upper surface SP of the solar panel 1 also light rays which affect an area which? external to the upper surface SP thus increasing the number of light rays, therefore the energy, which invest the upper surface SP, which? the part of the solar panel 1 suitable for exploiting the energy of the light rays, for example transforming it into electricity in the case of a photovoltaic panel.
Definendo con RI ciascun raggio luminoso incidente su detta superficie riflettente SR e con RR il raggio riflesso corrispondente, e prendendo a riferimento un qualsiasi asse N perpendicolare alla superficie superiore SP del pannello solare 1, ? possibile proiettare su tale asse le coppie di RI ed RR generate dalla riflessione sullo schermo riflettore 2. Defining with RI each light ray incident on said reflecting surface SR and with RR the corresponding reflected ray, and taking as reference any axis N perpendicular to the upper surface SP of the solar panel 1,? It is possible to project on this axis the pairs of RI and RR generated by the reflection on the reflector screen 2.
Secondo l?invenzione, ognuno dei detti schermi riflettori 2 ? in grado di convogliare sul pannello solare 1 solo la categoria di riflessioni in avanti rispetto al verso di avanzamento. Ci? corrisponde a quei raggi luminosi riflessi RR: According to the invention, each of said reflector screens 2? able to convey on solar panel 1 only the category of reflections forward with respect to the direction of advancement. There? corresponds to those reflected light rays RR:
- la cui proiezione lungo il suddetto asse N perpendicolare alla superficie superiore SP del pannello solare 1 non si sovrappone alla proiezione del rispettivo raggio incidente RI e - whose projection along the aforementioned axis N perpendicular to the upper surface SP of the solar panel 1 does not overlap the projection of the respective incident ray RI and
- per i quali inoltre solamente la proiezione del raggio riflesso RR interseca il piano in cui giace la superficie SP del pannello solare 1. - for which, moreover, only the projection of the reflected ray RR intersects the plane in which the surface SP of the solar panel 1 lies.
Nell?ambito della presente invenzione la modalit? di avanzamento e propagazione dei raggi riflessi sopra descritta verr? indicata per brevit? come ?riflessione in avanti? in quanto conserva il verso di propagazione valutato rispetto ad un asse N perpendicolare alla superficie superiore SP del pannello solare 1 ed evita una sovrapposizione fra ciascun raggio luminoso incidente RI ed il rispettivo raggio luminoso riflesso RR. In the context of the present invention, the modality of advancement and propagation of the reflected rays described above will be? indicated for brevity? how? forward reflection? as it preserves the propagation direction evaluated with respect to an axis N perpendicular to the upper surface SP of the solar panel 1 and avoids an overlap between each incident light ray R1 and the respective reflected light ray RR.
Preferibilmente, la riflessione sulla superficie riflettente SR corrisponde ad una redistribuzione casuale dei raggi sulla superficie del superiore SP del pannello solare 1, redistribuzione che non ? riconducibile ad alcuna distorsione o aberrazione ottica la cui conoscenza permetta di ricostruire la distribuzione spaziale dei raggi luminosi incidenti RI. Preferably, the reflection on the reflective surface SR corresponds to a random redistribution of the rays on the surface of the upper SP of the solar panel 1, a redistribution which does not? attributable to any distortion or optical aberration whose knowledge allows to reconstruct the spatial distribution of incident light rays RI.
Ci? pone l?invenzione al di fuori del contesto delle tecniche ottiche note per l?elaborazione di immagini e la affianca all?ambito delle tecniche NON-IMAGING. There? puts the invention out of the context of the known optical techniques for image processing and places it alongside the NON-IMAGING techniques.
Preferibilmente, analogamente a quanto si verifica per le tecniche non-imaging, la suddetta riflessione in avanti dei detti raggi luminosi RI incidenti su detta superficie riflettente SR dello schermo riflettore 2 ? ottimizzata per massimizzare il trasporto di brillanza (valutata come numero di raggi presenti nell?angolo solido di riferimento) anzich? per minimizzare l?attenuazione luminosa di un fascio di raggi paralleli passanti per una superficie piana di riferimento. Preferably, similarly to what occurs for non-imaging techniques, the aforementioned forward reflection of said light rays R1 incident on said reflecting surface SR of the reflector screen 2? optimized to maximize the transport of brightness (evaluated as the number of rays present in the reference solid angle) instead of? to minimize the light attenuation of a beam of parallel rays passing through a flat reference surface.
Preferibilmente, a differenza di quanto previsto nella tecnica nota, detto schermo riflettore 2 prevede una unica ottica defocalizzante per trasformare un fascio parallelo di raggi luminosi incidenti RI in un fascio divergente di raggi luminosi riflessi RR, senza bisogno di dover prevedere la presenza di ulteriori stadi ottici aggiuntivi. Preferably, unlike what is foreseen in the known art, said reflector screen 2 provides a single defocusing optic to transform a parallel beam of incident light rays RI into a diverging beam of reflected light rays RR, without the need to provide for the presence of further stages additional optics.
Preferibilmente, il suddetto schermo riflettore 2 ?: Preferably, the aforementioned reflector screen 2?:
- accostato a detto primo tratto di detta superficie superiore SP o - approached to said first section of said upper surface SP o
- ? posizionato in prossimit? di detto primo tratto di detta superficie superiore SP. -? positioned in the vicinity? of said first portion of said upper surface SP.
Sul punto si evidenzia che al fine di massimizzare il rendimento del pannello solare 1 e di ridurre l?ingombro in pianta dello stesso, ? preferibile avere gli schermi riflettori 2 posizionati sostanzialmente a ridosso/contatto del bordo perimetrale della superficie superiore SP, sebbene per soddisfare eventuali esigenze differenti ? possibile prevedere un opportuno distanziamento, anche, ma non solo, dell?ordine di una decina di centimetri. On this point, it should be noted that in order to maximize the yield of the solar panel 1 and to reduce the overall dimensions of the same,? is it preferable to have the reflector screens 2 positioned substantially close to / in contact with the perimeter edge of the upper surface SP, although to satisfy any different needs? It is possible to provide an appropriate spacing, also, but not only, of the order of about ten centimeters.
Preferibilmente, il suddetto schermo riflettore 2 presenta un andamento curvilineo. Preferably, the aforesaid reflector screen 2 has a curvilinear course.
Giova evidenziare che con riferimento alla suddetta superficie superiore SP del pannello solare 1 ? individuabile un centro OP, pi? correttamente un?area centrale circolare avente una estensione all?incirca uguale al 10-15% dell?intera estensione della suddetta superficie superiore SP, detto centro OP, o detta area centrale, risultando in corrispondenza del baricentro geometrico della superficie superiore SP. It should be noted that with reference to the aforementioned upper surface SP of the solar panel 1? identifiable an OP center, more? correctly a circular central area having an extension approximately equal to 10-15% of the entire extension of the aforesaid upper surface SP, called center OP, or said central area, resulting in correspondence with the geometric center of gravity of the upper surface SP.
Per brevit? di esposizione ci si riferir? al centro OP anche per individuare la suddetta area centrale circolare. For the sake of brevity? of exposure we will refer? in the center OP also to identify the aforementioned central circular area.
Con riferimento ad una terna cartesiana avente: With reference to a Cartesian triple having:
? origine in detto centro OP di detta superficie superiore SP;? origin in said center OP of said upper surface SP;
? asse X delle ascisse che punta verso il punto di detto schermo riflettore 2 pi? prossimo a detto centro OP; ? X axis of the abscissa pointing towards the point of said reflector screen 2 pi? close to said OP center;
? asse Z delle quote parallelo al vettore N uscente perpendicolarmente da detta superficie superiore SP ed orientato positivamente verso l?origine dei raggi luminosi RI incidenti su detta superficie riflettente SR e ? axis Z of the dimensions parallel to the vector N outgoing perpendicularly from said upper surface SP and positively oriented towards the origin of the light rays RI incident on said reflecting surface SR and
? asse Y delle ordinate perpendicolare al piano individuato da detti assi delle ascisse X e delle quote Z, ? Y axis of the ordinates perpendicular to the plane identified by said axes of the X abscissa and of the Z dimensions,
nel suddetto schermo riflettore 2 ? individuabile: in the aforementioned reflector screen 2? identifiable:
- un bordo inferiore 2b posizionato per estendersi lungo almeno detto primo tratto di detta superficie superiore SP, preferibilmente lungo un tratto di bordo periferico di detta superficie superiore SP e - a lower edge 2b positioned to extend along at least said first portion of said upper surface SP, preferably along a peripheral edge portion of said upper surface SP and
- un contrapposto bordo superiore 2a posto ad una quota Z maggiore di detto bordo inferiore 2b, - an opposite upper edge 2a placed at a height Z greater than said lower edge 2b,
in cui la distanza L1 misurata lungo detto asse X delle ascisse di detto bordo superiore 2a da detto centro OP ? maggiore della distanza L2 misurata lungo detto asse X delle ascisse di detto bordo inferiore 2b da detto centro OP, secondo la relazione in which the distance L1 measured along said axis X of the abscissa of said upper edge 2a from said center OP? greater than the distance L2 measured along said X axis of the abscissa of said lower edge 2b from said center OP, according to the relation
L1 > L2L1> L2
Preferibilmente, il suddetto bordo superiore 2a si estende per un tratto L3 maggiore o uguale del tratto L4 per il quale si estende detto bordo inferiore 2b. Preferably, the aforesaid upper edge 2a extends for a portion L3 greater than or equal to the portion L4 for which said lower edge 2b extends.
Preferibilmente, detto schermo riflettore 2 presenta un andamento rettilineo muovendosi lungo una direzione parallela al suddetto asse Y delle ordinate. Preferably, said reflector screen 2 has a rectilinear course moving along a direction parallel to the aforementioned Y axis of the ordinates.
Preferibilmente, con riferimento alla suddetta terna cartesiana, la differenza H fra la quota misurata lungo l?asse Z delle quote del bordo superiore 2a e la quota misurata lungo l?asse Z delle quote del bordo inferiore 2b soddisfa la relazione: Preferably, with reference to the aforementioned Cartesian triad, the difference H between the height measured along the Z axis of the heights of the upper edge 2a and the height measured along the Z axis of the heights of the lower edge 2b satisfies the relationship:
H = (0,5?4)*L2H = (0.5? 4) * L2
L2 essendo il valore della distanza misurata lungo detto asse X delle ascisse di detto bordo inferiore 2b da detto centro OP della superficie superiore SP.L2 being the value of the distance measured along said axis X of the abscissa of said lower edge 2b from said center OP of the upper surface SP.
Preferibilmente, con riferimento alla suddetta terna cartesiana, il fattore di concentrazione lineare inverso, ovvero il rapporto K tra il valore dell?ascissa lungo detto asse X delle ascisse di detto bordo inferiore 2b e il valore dell?ascissa lungo detto asse X delle ascisse di detto bordo superiore 2a soddisfa la relazione: Preferably, with reference to the aforementioned Cartesian triple, the inverse linear concentration factor, that is the ratio K between the value of the abscissa along said X axis of the abscissa of said lower edge 2b and the value of the abscissa along said X axis of the abscissa of said upper edge 2a satisfies the relation:
K = L2/ L1 = 0,25?0,5 K = L2 / L1 = 0.25? 0.5
L1 essendo la distanza misurata lungo detto asse X delle ascisse di detto bordo superiore 2a da detto centro OP della superficie superiore SP ed L2 essendo il valore della distanza misurata lungo detto asse X delle ascisse di detto bordo inferiore 2b da detto centro OP della superficie superiore SP.L1 being the distance measured along said X axis of the abscissas of said upper edge 2a from said center OP of the upper surface SP and L2 being the value of the distance measured along said X axis of the abscissas of said lower edge 2b from said center OP of the upper surface SP.
In accordo con una forma preferita di realizzazione, con riferimento a detta terna cartesiana, avendo cura di indicare: In accordance with a preferred embodiment, with reference to said Cartesian triad, taking care to indicate:
- con A il punto di intersezione di detto bordo inferiore 2b dello schermo riflettore 2 con il piano XZ individuato dall?asse X delle ascisse e dall?asse Z delle quote e - with A the point of intersection of said lower edge 2b of the reflector screen 2 with the XZ plane identified by the X axis of the abscissa and by the Z axis of the coordinates and
- con B il punto di intersezione di detto bordo superiore 2a dello schermo riflettore 2 con il piano XZ individuato dall?asse X delle ascisse e dall?asse Z delle quote, - with B the point of intersection of said upper edge 2a of the reflector screen 2 with the XZ plane identified by the X axis of the abscissa and by the Z axis of the dimensions,
si ha che l?intersezione di detto schermo riflettore 2 con detto piano XZ individua un tratto curvilineo C che: we have that the intersection of said reflector screen 2 with said plane XZ identifies a curvilinear section C which:
- ? esteso fra detto punto A e detto punto B e - ? posizionato ad una quota, misurata lungo detto asse Z delle quote, che ? sempre inferiore alla corrispondente quota della curva individuata dalla intersezione con detto piano XZ di una parabola P passante per detti punti A e B ed avente il fuoco in detto centro OP di detta superficie superiore SP. -? extended between said point A and said point B and -? positioned at a height, measured along said Z axis of the dimensions, which? always lower than the corresponding height of the curve identified by the intersection with said plane XZ of a parabola P passing through said points A and B and having the focus in said center OP of said upper surface SP.
Preferibilmente, nell?ipotesi che lo schermo riflettente sia curvo solo nel piano XZ, questa relazione ? valida anche con riferimento a qualunque altro piano XZ? parallelo a detto piano XZ contenente punti del bordo superiore 2a ed inferiore 2b di uno stesso schermo riflettore 2. Nel caso invece di uno specchio curvo anche lungo Y, con la famiglia di piani XZ? devono essere intese le rotazioni del piano XZ attorno all?asse Z che intersecano la superficie riflettente SR di uno stesso schermo riflettore 2. Preferably, assuming that the reflective screen is curved only in the XZ plane, this relationship? also valid with reference to any other XZ plan? parallel to said plane XZ containing points of the upper edge 2a and lower edge 2b of the same reflector screen 2. In the case of a curved mirror also along Y, with the family of XZ? the rotations of the XZ plane around the Z axis that intersect the reflecting surface SR of the same reflector screen must be understood 2.
Si ha che l?intersezione di detto schermo riflettore 2 con qualunque piano XZ? definito come sopra individua un tratto curvilineo C? che: Is there the intersection of said reflector screen 2 with any plane XZ? defined as above identifies a curvilinear section C? that:
- ? esteso fra due rispettivi punti distali A? e B? e -? extended between two respective distal points A? and B? And
- ? posizionato ad una quota misurata lungo l?asse Z, tale per cui a X fissata il valore assunto ? sempre inferiore alla corrispondente quota della curva individuata dalla intersezione con detto piano XZ? di una parabola P passante per detti punti A? e B? ed avente il fuoco nell?origine di tale piano XZ?. -? positioned at a height measured along the Z axis, such that the assumed value is fixed at X? always lower than the corresponding height of the curve identified by the intersection with said XZ plane? of a parabola P passing through said points A? and B? and having the focus in the origin of this XZ plane.
In accordo con una forma preferita di realizzazione: According to a preferred embodiment:
- definita con H la differenza fra la quota misurata lungo detto asse Z delle quote di detto bordo superiore 2a e la quota misurata lungo detto asse Z delle quote di detto bordo inferiore 2b - defined with H the difference between the height measured along said Z axis of the heights of said upper edge 2a and the height measured along said Z axis of the heights of said lower edge 2b
- definito con K il rapporto fra il valore dell?ascissa lungo detto asse X delle ascisse di detto bordo inferiore 2b e il valore dell?ascissa lungo detto asse X delle ascisse di detto bordo superiore 2a; - defined with K the ratio between the value of the abscissa along said X axis of the abscissa of said lower edge 2b and the value of the abscissa along said X axis of the abscissa of said upper edge 2a;
- definita con L1 la distanza misurata lungo detto asse X delle ascisse di detto bordo superiore 2a dal centro OP di superficie superiore SP e - defined with L1 the distance measured along said X axis of the abscissa of said upper edge 2a from the center OP of the upper surface SP and
- definita con CP una curvatura di riferimento secondo la seguente relazione: - defined with CP a reference curvature according to the following relationship:
si ha che il tratto curvilineo C risultante dall?intersezione di detto schermo riflettore 2 con detto piano XZ: we have that the curvilinear section C resulting from the intersection of said reflector screen 2 with said plane XZ:
- ? esteso fra due rispettivi punti distali A e B; -? extended between two respective distal points A and B;
- ? posizionato ad una quota misurata lungo l?asse Z delle quote che ? sempre inferiore alla corrispondente quota della curva individuata dalla intersezione con detto piano XZ di una parabola P passante per detti punti A e B ed avente il fuoco in detto centro OP di detta superficie superiore SP; -? positioned at a height measured along the Z axis of the dimensions that? always lower than the corresponding height of the curve identified by the intersection with said plane XZ of a parabola P passing through said points A and B and having the focus in said center OP of said upper surface SP;
- possiede una curvatura che ? sempre inferiore alla curvatura di riferimento CP. - has a curvature that? always less than the reference curvature CP.
Preferibilmente, nell?ipotesi che lo schermo riflettente sia curvo solo nel piano XZ, questa relazione ? valida anche con riferimento a qualunque altro piano XZ? parallelo a detto piano XZ contenente punti del bordo superiore 2a ed inferiore 2b di uno stesso schermo riflettore 2. Nel caso invece di uno specchio curvo anche lungo Y, con la famiglia di piani XZ? devono essere intese le rotazioni del piano XZ attorno all?asse Z che intersecano la superficie riflettente SR di uno stesso schermo riflettore 2. Si ha che l?intersezione di detto schermo riflettore 2 con qualunque piano XZ? definito come sopra individua un tratto curvilineo C? che: Preferably, assuming that the reflective screen is curved only in the XZ plane, this relationship? also valid with reference to any other XZ plan? parallel to said plane XZ containing points of the upper edge 2a and lower edge 2b of the same reflector screen 2. In the case of a curved mirror also along Y, with the family of XZ? must be understood the rotations of the XZ plane around the Z axis that intersect the reflecting surface SR of the same reflector screen 2. Is there the intersection of said reflector screen 2 with any XZ plane? defined as above identifies a curvilinear section C? that:
- ? esteso fra due rispettivi punti distali A? e B?; -? extended between two respective distal points A? and B ?;
- ? posizionato ad una quota misurata lungo l?asse Z, tale per cui a X fissata il valore assunto ? sempre inferiore alla corrispondente quota della curva individuata dalla intersezione con detto piano XZ? di una parabola P passante per detti punti A? e B? ed avente il fuoco nell?origine di tale piano XZ?; - possiede una curvatura che ? sempre inferiore alla curvatura di riferimento CP. -? positioned at a height measured along the Z axis, such that the assumed value is fixed at X? always lower than the corresponding height of the curve identified by the intersection with said XZ plane? of a parabola P passing through said points A? and B? and having the focus in the origin of this plane XZ ?; - has a curvature that? always less than the reference curvature CP.
Preferibilmente, l?intersezione di detto schermo riflettore 2 con detto piano XZ o con qualunque piano XZ? definito come sopra individua un tratto curvilineo avente una pendenza che decresce con continuit? procedendo da detto bordo superiore 2a verso detto bordo inferiore 2b. Preferably, the intersection of said reflector screen 2 with said plane XZ or with any plane XZ? defined as above identifies a curvilinear section having a slope that decreases with continuity? proceeding from said upper edge 2a towards said lower edge 2b.
Preferibilmente, il suddetto bordo inferiore 2b dello schermo riflettore 2 ? posizionato sostanzialmente alla stessa quota del bordo di detta superficie superiore SP. Preferably, the aforementioned lower edge 2b of the reflector screen 2? positioned substantially at the same height as the edge of said upper surface SP.
Come si pu? apprezzare da quanto descritto, il pannello solare secondo la presente invenzione consente di soddisfare la suddetta esigenza e di superare al contempo agli inconvenienti di cui si ? riferito nella parte introduttiva della presente descrizione con riferimento alla tecnica nota. How can you? to appreciate from what has been described, the solar panel according to the present invention makes it possible to satisfy the aforementioned requirement and at the same time overcome the drawbacks mentioned above. referred to in the introductory part of the present description with reference to the known art.
Infatti, pur a fronte di una pi? ridotta superficie superiore SP, vale a dire della parte del pannello solare effettivamente preposta a sfruttare l?energia dei raggi luminosi, ad esempio trasformandola in energia elettrica nel caso di un pannello fotovoltaico, il rendimento dell?intero pannello solare (dunque inclusi gli schermi riflettori) secondo l?invenzione, ? ben superiore a quello dei pannelli solari della tecnica nota a parit? di ingombro complessivo al suolo. In fact, even in the face of a pi? reduced upper surface SP, i.e. the part of the solar panel actually used to exploit the energy of the light rays, for example transforming it into electricity in the case of a photovoltaic panel, the performance of the entire solar panel (therefore including reflector screens ) according to the invention,? well superior to that of the solar panels of the known art at par? overall footprint on the ground.
Ci? ? dovuto al fatto che la presenza degli schermi riflettori, grazie alla loro particolare struttura ed all?ottica in essi implementata, come pi? sopra descritto, consente di indirizzare in modo diffuso, e non concentrato in un fuoco unico, un maggior numero di raggi luminosi rispetto a quelli che arriverebbero ad incidere solo sulla superficie superiore SP del pannello solare. There? ? due to the fact that the presence of reflector screens, thanks to their particular structure and to the optics implemented in them, as more? described above, allows to direct in a diffused way, and not concentrated in a single focus, a greater number of light rays than those that would come to affect only the upper surface SP of the solar panel.
Un ulteriore vantaggio del pannello solare secondo l?invenzione ? da individuarsi nel fatto che la modalit? diffusa di riflessione dei raggi luminosi incidenti sugli schermi riflettori consente di distribuite in modo uniforme sull?intera superficie superiore SP del pannello solare i raggi luminosi, evitando con ci? particolari condizioni di stress o di eccessivo riscaldamento di specifiche porzioni della superficie superiore SP del pannello solare, al contrario dunque di quanto avviene nei pannello solari anteriormente noti. A further advantage of the solar panel according to the invention? to be identified in the fact that the modality? diffuse reflection of the light rays incident on the reflector screens allows the light rays to be distributed evenly over the entire upper surface SP of the solar panel, thus avoiding? particular conditions of stress or excessive heating of specific portions of the upper surface SP of the solar panel, thus contrary to what occurs in previously known solar panels.
Un ulteriore vantaggio del pannello solare secondo l?invenzione ? da individuarsi nel fatto che il minore riscaldamento al quale ? sottoposta in uso la superficie superiore SP del pannello solare evita o riduce la necessit? di dover provvedere ad un efficace raffreddamento della struttura del pannello solare stesso, al fine di evitare il danneggiamento delle sue parti, ad esempio il danneggiamento delle celle fotovoltaiche per eccessivo surriscaldamento. A further advantage of the solar panel according to the invention? to be identified in the fact that the minor warming to which? subjected in use, the upper surface SP of the solar panel avoids or reduces the need? having to provide for an effective cooling of the structure of the solar panel itself, in order to avoid damage to its parts, for example damage to the photovoltaic cells due to excessive overheating.
Un ulteriore vantaggio del pannello solare secondo l?invenzione ? da individuarsi nel fatto che a partita di efficienza e di rendimento rispetto ai pannelli noti ? richiesta una superficie superiore SP effettivamente preposta a sfruttare e trasformare l?energia dei raggi luminosi molto inferiore rispetto all?area totale del pannello solare (indicativamente la suddetta superficie superiore SP ? pari al 10-25% dell?intera area del pannello solare), la restante parte essendo costituita dagli schermi riflettori. Ci? consente un notevole risparmio dei costi di fabbricazione dei pannelli solari e di successivo smaltimento al termine della loro vita utile. Infatti, ? evidente che il costo al m<2 >per la realizzazione della superficie superiore SP del pannello solare e molto superiore a quello degli schermi riflettenti che possono essere ad esempio dei semplici schermi metallici. A further advantage of the solar panel according to the invention? to be identified in the fact that a match of efficiency and performance compared to the known panels? required an upper surface SP effectively designed to exploit and transform the energy of the light rays much lower than the total area of the solar panel (indicatively the aforementioned upper surface SP is equal to 10-25% of the entire area of the solar panel), the remaining part being made up of reflector screens. There? it allows a considerable saving of the manufacturing costs of the solar panels and their subsequent disposal at the end of their useful life. Indeed, ? It is evident that the cost per m <2> for the realization of the upper surface SP of the solar panel is much higher than that of the reflecting screens which can be, for example, simple metal screens.
Un ulteriore vantaggio del pannello solare secondo l?invenzione ? da individuarsi nel fatto che gli schermi riflettori, grazie alla loro particolare struttura ed all?ottica in essi implementata, come pi? sopra descritto, consentono di ottenere un ottimo funzionamento del pannello solare con elevato rendimento anche con luce diffusa, rendendo di fatto non necessario effettuare il cosiddetto ?inseguimento solare? variando l?inclinazione e l?orientamento da est a ovest giornaliero e da nord a sud (e viceversa) al passare dei mesi solari. A further advantage of the solar panel according to the invention? to be identified in the fact that reflector screens, thanks to their particular structure and the optics implemented in them, as pi? described above, allow to obtain an excellent operation of the solar panel with high efficiency even with diffused light, making it unnecessary to carry out the so-called? solar tracking? varying the inclination and orientation from east to west daily and from north to south (and vice versa) as the solar months pass.
In particolare l figura 5 illustra pi? pannello solari 1 disposti in affiancamento fra loro e supportati da una soletta S, o dal terreno, in posizione orizzontale, non essendo necessario inclinarli, come invece richiesto dai pannelli solari anteriormente noti, per far si che i raggi solari incidano su di essi in modo il perpendicolarmente possibile. In particular, figure 5 illustrates more? solar panel 1 arranged side by side and supported by a slab S, or by the ground, in a horizontal position, since it is not necessary to tilt them, as required by the previously known solar panels, to ensure that the sun's rays affect them in a manner as perpendicularly as possible.
Un ulteriore vantaggio del pannello solare secondo l?invenzione ? da individuarsi nel fatto che gli schermi riflettori, grazie alla loro particolare struttura ed all?ottica in essi implementata, come pi? sopra descritto, consentono un posizionamento orizzontale rispetto al suolo, senza dover dunque prevedere strutture che assicurino il supporto inclinato del pannello solare rispetto al suolo. A further advantage of the solar panel according to the invention? to be identified in the fact that reflector screens, thanks to their particular structure and the optics implemented in them, as pi? described above, allow a horizontal positioning with respect to the ground, without therefore having to provide structures that ensure the inclined support of the solar panel with respect to the ground.
Un ulteriore vantaggio del pannello solare secondo l?invenzione ? da individuarsi nel fatto che lo stesso consente di lavorare in modo efficiente anche in giornate nuvolose o nelle ore iniziali e terminali della giornata quando il sole ? ben lontano dell?essere allo zenit, dal momento che la particolare struttura e l?ottica implementata negli schermi riflettori del pannello solare secondo l?invenzione consentono di distribuire in modo omogeneo sulla superficie superiore del pannello solare i raggi incidenti disponibili durante tutta la giornata. A further advantage of the solar panel according to the invention? to be identified in the fact that it allows you to work efficiently even on cloudy days or in the initial and final hours of the day when the sun? far from being at the zenith, since the particular structure and the optics implemented in the reflector screens of the solar panel according to the invention allow to distribute evenly on the upper surface of the solar panel the incident rays available throughout the day.
Un ulteriore vantaggio del pannello solare secondo l?invenzione ? legato al fatto che, decidendo in partenza di convogliare i raggi luminosi su una superficie estesa anzich? su un unico punto, svincolandosi dalla necessit? di avere un?incidenza normale sul pannello solare 1, ? possibile seguire un approccio geometrico al problema di portata molto pi? generale e valutare come sorgenti di luce anche tutte quelle fonti secondarie (ad esempio le riflessioni atmosferiche) che contribuiscono a circa il 90% della luminosit? ambientale e costituiscono i limiti di tutte le altre tecniche note. A further advantage of the solar panel according to the invention? linked to the fact that, deciding at the start to convey the light rays on an extended surface instead of? on a single point, freeing itself from the necessity? to have a normal impact on the solar panel 1, Is it possible to follow a geometric approach to the problem of much greater scope? general and evaluate as light sources also all those secondary sources (for example atmospheric reflections) that contribute to about 90% of the luminosity? environmental and constitute the limits of all other known techniques.
Un ulteriore vantaggio del pannello solare secondo l?invenzione risiede in una migliore modalit? di utilizzo dei pannelli solari, che ne limita il surriscaldamento e le varie forme di stress, con conseguente rallentamento dell?invecchiamento termoelettrico del substrato e allungamento dei tempi di vita medi del singolo pannello solare, nonch? di interi impianti, con benefici sia economici (efficacia dell?investimento) che ambientali (minore impatto dello smaltimento). A further advantage of the solar panel according to the invention lies in a better mode? of use of solar panels, which limits overheating and the various forms of stress, with a consequent slowdown in the thermoelectric aging of the substrate and lengthening of the average life times of the single solar panel, as well as? of entire plants, with both economic benefits (effectiveness of the investment) and environmental benefits (less impact of disposal).
Ovviamente, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potr? apportare numerose modifiche e varianti al pannello solare sopra descritto, tutte peraltro contenute nell'ambito di protezione dell'invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni. Obviously, a person skilled in the art, in order to meet contingent and specific needs, can? making numerous modifications and variations to the solar panel described above, all of which are however within the scope of the invention as defined by the following claims.
Claims (20)
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| WO2021176348A1 (en) | 2021-09-10 |
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