IT202000027095A1 - Composizione e disposizione di un impianto fotovoltatico, a doppia esposizione, montato su una struttura galleggiante per specchi di acqua dolce, ancorato alla riva con sistemi adaptative smart strap - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di MODELLO DI UTILITA? per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

COMPOSIZIONE E DISPOSIZIONE DI UN IMPIANTO FOTOVOLTATICO, A DOPPIA ESPOSIZIONE, MONTATO SU UNA STRUTTURA GALLEGGIANTE PER SPECCHI DI ACQUA DOLCE, ANCORATO ALLA RIVA CON SISTEMI ADAPTATIVE SMART STRAP.

STATO DELL?ARTE

Il pacchetto Europa 2020 fissa gli obiettivi della strategia che sono stati fissati dai leader dell?UE nel 2007 e sono stati recepiti nelle legislazioni nazionali nel 2009. Tali obiettivi fanno parte della strategia Europa 2020 per una crescita intelligente, sostenibile e inclusiva (ec.europa.eu/clima/policies/strategies/2020_it, https://www.gse.it/servizi-per-te/mercatienergetici/aste-co2/pacchetto-clima-energia). Tra le modificazioni e implementazioni successive ? bene ricordare sempre in ambito CE il Quadro 2030 per le politiche dell'energia e del clima. Nell'ottobre 2014, il Consiglio Europeo ha determinato gli obiettivi UE 2030 Clima-Energia. Conferma l'obiettivo del taglio delle emissioni di gas serra, del 40% rispetto ai livelli del 1990, e quello sulle rinnovabili, che dovranno arrivare al 27% dei consumi finali di energia, mentre si ? limato al ribasso il target sull'efficienza energetica ridotto al 27% dal 30% proposto dalla Commissione. Unico obiettivo vincolante a livello nazionale ? quello sulla CO2, mentre i target su rinnovabili ed efficienza valgono solo a livello comunitario, caratteristica che li depotenzia.

L'obiettivo sull'efficienza energetica, del 27%, calcolato come riduzione rispetto all'incremento dei consumi previsto, sar? rivisto entro il 2020.

In questo contesto i sistemi fotovoltaici terrestri rappresentano ormai una tecnologia ben nota e sono preferibilmente posizionati sui tetti, nelle barriere antirumore o nelle aree aperte, come parcheggi e terreni. L'uso di spazi aperti per i sistemi fotovoltaici industriali necessari a perseguire gli obiettivi Europei ? spesso in disaccordo con le attuali esigenze di protezione del paesaggio ed della flora e fauna correlata. Inoltre vi ? la necessit? di ottimizzare l'efficienza produttiva di tali sistemi fotovoltaici, ad esempio integrando gli impianti con sistemi di raffrescamento, principalmente ad acqua.

Questi problemi possono essere ridotti dalla tipologia di sistemi fotovoltaici galleggianti. Il fotovoltaico galleggiante ? una nuova tecnologia che prevede la presenza di pannelli solari installati sopra piattaforme galleggianti su specchi di acqua sia dolce che salata. Una tecnologia che presenta un largo ventaglio di vantaggi, tra i quali spicca la possibilit? di sfruttare l'acqua medesima al fine di raffreddare i pannelli e la riflettanza della stessa ai fini di un maggiore rendimento energetico. Inoltre permette l'utilizzo di grandi superfici per la realizzazione di impianti industriali senza sottrarre terreno ad altri utilizzi tra cui preme evidenziare la coltivazione agricola. Tali impianti installati su laghetti per irrigazione, permettono inoltre una minor evaporazione dell'acqua rispetto a laghetti aperti.

I sistemi fotovoltaici galleggianti posti vicino alla costa su una piattaforma galleggiante, ancorata a riva, grazie alla costruzione fluttuante delle piattaforme che la rende particolarmente leggera per la spinta idrostatica, possono essere facilmente ruotati da un servomeccanismo elettrico realizzando un sistema ad inseguimento solare a basso consumo energetico, in modo che i pannelli siano illuminati in modo ottimale ottenendo la massima produzione di energia fotovoltaica. I costi di questa applicazione possono essere contenuti, in quanto non sono necessarie costruzioni complesse per la rotazione.

Per esempio, il documento WO2008015064 descrive una piattaforma galleggiante in mare aperto, che porta una pluralit? di pannelli solari e comprende un azionamento per il posizionamento ottimale della piattaforma.

Un?altra piattaforma galleggiante sul mare e una struttura girevole che porta una pluralit? di moduli fotovoltaici in combinazione con generatori eolici, ? descritta nel documento WO2009000249

Le prime installazioni di centrali elettriche fotovoltaiche galleggianti sono state costruite in una piscina sulla terraferma e sono ad esempio descritte dal brevetto WO2009090538. Il documento CN103501155A si riferisce ad una centrale elettrica fotovoltaica a superficie galleggiante di tipo su acqua, che comprende una trave trasversale, un'asta verticale, un'asta inclinata, una pluralit? di complessi fotovoltaici, un galleggiante anteriore e un galleggiante posteriore, in cui l'asta verticale ? fissata verticalmente sul fascio trasversale, un'estremit? dell'asta inclinata ? fissata all'estremit? superiore dell'asta verticale, l'altra estremit? dell'asta inclinata ? fissata sulla trave trasversale, i gruppi fotovoltaici sono disposti sull'asta inclinata, sul galleggiante anteriore e sul retro i galleggianti sono rispettivamente fissati alle estremit? anteriore e posteriore sotto la trave trasversale attraverso bulloni a forma di U, e gli interni o gli esterni del galleggiante anteriore e il galleggiante posteriore sono rispettivamente dotati di un peso di equilibratura per controbilanciare parzialmente il moto ondoso . La centrale ha i vantaggi che quando l'asta inclinata ? disposta in modo obliquo, i gruppi fotovoltaici sono disposti in modo obliquo, e viene garantito il massimo assorbimento dell'energia solare; il galleggiante anteriore e il retro galleggiano sotto la trave trasversale possono galleggiare sulla superficie dell'acqua, quindi la centrale fotovoltaica ? disposta sulla superficie dell'acqua, il difetto del complicato processo di fissaggio del tradizionale (metodo di guida su palo) viene superato dalla centrale fotovoltaica che adotta il metodo fluttuante; la costruzione della struttura modulare ? semplice, l'installazione ? conveniente e il danno agli ambienti ecologici ? evitato; utilizzando i pesi di bilanciamento nel galleggiante anteriore e nel galleggiante posteriore, si realizza la prestazione di resistenza al vento della centrale fotovoltaica e si realizzano sicurezza e affidabilit?.

Quindi il fotovoltaico galleggiante ? costituito da pannelli fotovoltaici posti sopra superfici di acqua pi? o meno estesi, tramite opportune strutture. I componenti di un impianto galleggiante sono: una struttura che garantisce il galleggiamento della piattaforma leggera ed elastica per ?accompagnare? il moto ondoso senza rompersi, la piattaforma stessa a sostegno dei moduli fotovoltaici ed ovviamente i pannelli fotovoltaici con i relativi connettori e inverter.

Gli argomenti a favore di questa nuova tecnologia sono principalmente:

? risparmio del suolo, un problema ambientale molto dibattuto quando si parla di fotovoltaico tradizionale. Inoltre questo avrebbe risvolti anche economici poich? consentirebbe di risparmiare molto sull?acquisto del terreno, soprattutto in paesi dove il costo del suolo ? molto alto;

? l?acqua offre un sistema di raffreddamento naturale, poich? abbassa le temperature ed ? in grado di garantire che le celle fotovoltaiche non perdano potenza in caso di surriscaldamento;

? la struttura galleggiante pu? permettere di seguire la luce del sole per ottimizzare al meglio la generazione di energia (? stimato che l?orientamento e il raffreddamento degli impianti galleggianti aumentino di circa il 40% il risparmio di energia ); ? l?acqua riflette i raggi solari, (albedo), aumentando cos? notevolmente la produzione energetica (luce diffusa);

? limita la proliferazione di alghe, ombreggiando lo specchio d?acqua, che mina l?ecosistema acquatico;

? limita l?evaporazione di acqua dovuta alle alte temperature, un problema ambientale molto rilevante, la cui entit? ? rappresentata dai livelli ai minimi storici dei laghi. ? quindi l'oggetto della presente invenzione, una versione di piattaforma fotovoltaica galleggiante per specchi di acqua dolce, modulare, anche di dimensioni ridotte, che supera gli svantaggi dei sistemi esistenti, che risulti semplice da installare e manutenere, morbida alle esigenze della protezione del paesaggio, e senza ulteriore uso di riserve di terra per la produzione di energia.

In una forma di realizzazione particolare, l'invenzione ? dotata di un sistema di ancoraggio che tiene le corde sempre alla giusta tensione, grazie all?impiego di un sistema a cella di misura della tensione in linea e un sistema di attuatori elettromeccanici che tramite un microprocessore, programmato con un software proprietario, rende il sistema di controllo della tensione delle corde adattativo e intelligente (Adaptative Smart Strap System) .

In un'ulteriore forma di realizzazione, la matrice fotovoltaica ? appoggiata su un sistema di galleggiamento garantito mediante l?installazione di pi? tubi corrugati in polietilene, ad alta densit? co-estruso a doppia parete, liscia internamente e corrugata esternamente, e chiusi ermeticamente all?estremit? mediante lastra in polietilene con uno spessore di almeno 20 mm. I galleggianti forniscono il sostegno ai telai di acciaio, interlacciandosi con essi fino a formare un sistema rigido e stabile.

Il collegamento tra i tubi e i telai avviene mediante degli anelli in acciaio inox larghi 4 cm e spessi 5 mm (vedi fig. 6 in rosso) di forma originale appositamente studiata per questo trovato che rende il fissaggio veloce e sicuro, resistente alle variazioni di temperatura. Oltre il compito di collegamento, hanno la funzione di punto di appoggio in caso di svuotamento del bacino, per questo motivo saranno ricoperti di gomma per evitare il contatto diretto con il terreno.

Al fine di prevenire gli inconvenienti e i danni noti (ad es. molluschi o alghe) quando ? presente acqua calda negli array fotovoltaici galleggianti, questi sono dotati di mezzi protettivi. Detti agenti protettivi possono includere ad esempio ma non limitatamente vernici. Inoltre, essendo il sistema ? predisposto per applicazioni estreme come le zone montane, sono presenti dispositivi di antighiaccio, come ad esempio termo-scaldanti intelligenti, per evitare che gli array fotovoltaici fluttuanti siano danneggiati dalle basse temperature ma anche per non perdere produzione durante le giornate pi? fredde in presenza di neve. Per ottimizzare l'efficienza della disposizione fotovoltaica dell'invenzione, i pannelli fotovoltaici sono disposti a campana senza mutua ombreggiatura nella direzione est-ovest.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

L?invenzione verr? descritta qui di seguito anche con riferimento alle annesse figure, in cui sono rappresentati:

FIGURA 1 TUBI GALLEGGIANTI

FIGURA 2 DETTAGLIO ANELLI FISSAGGIO GALLEGIANTI

FIGURA 3 SISTEMA ATTACCO PANNELLI FOTOVOLTAICI

FIGURA 3 SISTEMA DI ANCORAGGIO A VITE

FIGURA 4 PARTICOLARE SISTEMA ADAPTATIVE SMART STRAP

Claims (7)

RIVENDICAZIONI

1. . Un impianto fotovoltaico galleggiante, modulare e flessibile, composto da:

a) Galleggianti disposti in parallelo

b) Telaio per la installazione dei pannelli fotovoltaici

c) Pannelli fotovoltaici a doppia falda

d) Sistema di ancoraggio

2. Impianto fotovoltaico, secondo la rivendicazione 1, dove detti galleggianti sono formati da tubi corrugati in polietilene, ad alta densit? co-estruso a doppia parete, liscia internamente di colore grigio e corrugata esternamente di colore nero, e chiusi ermeticamente all?estremit? mediante lastra in polietilene con spessore di almeno 20 mm, e dove detti galleggianti forniscono il sostegno ai telai di acciaio, interallacciandosi con essi fino a formare un sistema rigido e stabile.

3. Impianto fotovoltaico, secondo la rivendicazione 1, dove detto telaio e collegato ai tubi di cui alla rivendicazione 2, mediante degli anelli in acciaio inox larghi almeno 4 cm e spessi 5 mm, che oltre il compito di collegamento, hanno la funzione di punto di appoggio in caso di svuotamento del bacino, a tal fine gli anelli sono ricoperti di gomma

4. Impianto fotovoltaico, secondo la rivendicazione 1, in cui l?ancoraggio dei pannelli fotovoltaici alla struttura galleggiante ? ottenuto tramite il sistema Sistema D-Dome 10? e la loro disposizione ? a doppia falda, che garantisce doppia esposizione ed ottimizza la superficie e la distribuzione dei carichi, offrendo resistenza al vento.

5. Impianto fotovoltaico, secondo la rivendicazione 1, in cui il sistema di ancoraggio, di cui alla rivendicazione 4, ? formato da in allumino (EN AW-6063 T66).

6. Impianto fotovoltaico, secondo la rivendicazione 1, dove detto impianto fotovoltaico ? ancorato a riva tramite corde di canapa legate a un palo metallico a cui vengono applicati settori di spirale al fine di ottenere un elemento che, opportunamente infisso nel terreno, tramite meccanismo a vite, fornisce un punto di sostegno con caratteristiche di resistenza alla trazione ed alla compressione, legate al peso complessivo dell?impianto medesimo.

7. Impianto fotovoltaico, secondo la rivendicazione 6, dove detto sistema di ancoraggio ? munito di un dispositivo auto-tenditore che mantenere costante la tensione delle funi ed ? composto da tre componenti base:

a) Sistema a cella di misura di forza;

b) Centralina microprocessore ad algoritmo dedicato;

c) Sistema di attuazione ad argano in corrente continua con motore motorizzato, di tipo passo passo vcc-Vcc

Impianto fotovoltaico, secondo la rivendicazione 6, dotato di parabordi in materiale elastomerico come sistema di sicurezza per la protezione delle superfici esterne.