ITAR20120008U1 - Modulo fotovoltaico flessibile per la generazione di energia elettrica, particolarmente per coperture di edifici civili ed industriali, autocaravan ed imbarcazioni. - Google Patents
Modulo fotovoltaico flessibile per la generazione di energia elettrica, particolarmente per coperture di edifici civili ed industriali, autocaravan ed imbarcazioni.Info
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Description
D E S C R I Z I O N E
Il presente trovato si riferisce ad un modulo fotovoltaico flessibile per la generazione di energia elettrica, particolarmente per coperture di edifici civili ed industriali, autocaravan ed imbarcazioni.
Dalla domanda di brevetto per modello di utilità depositata con numero AR2011U000010 il Primo luglio 2011 dallo stesso richiedente, sono noti moduli fotovoltaici per la generazione di energia elettrica, particolarmente per edifici industriali, che comprendono uno strato esterno in materiale trasparente associato ad almeno un primo strato in plastica copolimerica, uno strato fotovoltaico interposto tra questo primo strato in plastica copolimerica ed un secondo strato in plastica copolimerica e che presentano inoltre una lamina flessibile associata al secondo strato in plastica copolimerica.
Tale lamina flessibile consiste in una pellicola in poliestere rivestita superiormente ed inferiormente da una pellicola in fluoruro di polivinile e può essere sia in materiale opaco sia otticamente trasparente.
La plastica copolimerica, termine che indica tutte quelle macromolecole la cui catena polimerica contiene monomeri di due o più specie differenti, anche nota come Etilene-Vinil-Acetato (ÈVA, etilene con acetato di vinile) è un materiale nato negli anni Novanta che viene utilizzato per realizzare prodotti particolarmente flessibili ed elastici. L’ÈVA è scelto da molti produttori per il fatto che presenta una densità molto bassa (compatto), ha una grande capacità di assorbimento degli urti, è anallergico ed ha eccellenti proprietà meccaniche. Inoltre LEVA è in grado di subire una trasformazione chimica irreversibile, che lo rende quindi stabile nel tempo a differenza ad esempio dei comuni prodotti termoplastici.
Per rendere questi dispositivi calpestatali, è normalmente previsto un elemento lastriforme in materiale metallico di rinforzo per il modulo fotovoltaico flessibile, che presenta una superficie superiore associata alla lamina flessibile e una superficie inferiore atta ad essere incollata alla copertura dell’edificio.
Tuttavia, i pannelli realizzati con questo tipo di moduli a seconda del substrato e in funzione della capacità strutturale degli edifici sui quali vengono montati, possono spesso difettare di uniformità ed avere caratteristiche fisiche non appropriate (bassa resistenza meccanica). Oltre a ciò, tali dispositivi possono essere soggetti ad una rottura fragile da parte delle intemperie a cui sono normalmente esposti, in particolare della grandine che, come è facilmente comprensibile, può causare ingenti danni.
Un’altra problematica legata a questi moduli è data dalla diversa dilatazione termica dell’elemento lastriforme e dei materiali che compongono gli strati sovrastanti. L’elemento lastriforme, infatti, è solitamente costituito da una lamina in lega a base di alluminio e zinco, mentre lo strato esterno e lo strato fotovoltaico, in materiali silicici e vetrosi, nonché gli elementi in plastica copolimerica. Questa diversa risposta alle escursioni termiche dà origine a fenomeni di incrinatura e ispessimento localizzato che portano ad un malfunzionamento del dispositivo.
Infine può capitare che, in presenza di operai inesperti o in particolari condizioni ambientali, i moduli, maneggiati con superficialità o in maniera goffa, possano cadere provocando la rottura delle celle solari che sono particolarmente fragili.
Il compito che si propone il trovato è quello di eliminare gli inconvenienti sopra lamentati in tipi noti di modulo fotovoltaico flessibile per la generazione di energia elettrica, particolarmente per coperture di edifici civili ed industriali, autocaravan ed imbarcazioni, che consenta di realizzare moduli dalla struttura più uniforme e che presentino un’ottima resistenza meccanica.
Nell'ambito del compito suddetto, uno scopo che si propone il trovato è che il pannello sia meno fragile alle intemperie rispetto a quelli conosciuti, in modo da evitare rotture dovute alle grandinate.
Un altro scopo che si propone il trovato è quello di ottenere moduli che funzionino e operino correttamente, senza dare problemi di incrinature, ispessimenti e rotture, anche se sottoposti a forti escursioni termiche o se l’insolazione faccia aumentare notevolmente la temperatura superficiale del pannello.
Un altro scopo del modulo fotovoltaico flessibile, secondo il trovato, è di limitare il più possibile rotture dovute ad imperizia degli operai e/o dei montatori, irrobustendo la struttura del modulo stesso.
Non ultimo scopo del trovato è quello di realizzare un modulo fotovoltaico flessibile per la generazione di energia elettrica con mezzi facilmente reperibili in commercio e usando materiali comuni, in modo che il dispositivo sia economicamente concorrenziale.
Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da modulo fotovoltaico flessibile per la generazione di energia elettrica, particolarmente per coperture di edifici civili ed industriali, autocaravan ed imbarcazioni, secondo il trovato, caratterizzato dal fatto di comprendere:
- uno strato esterno rispetto alla copertura, in materiale otticamente trasparente, associato ad almeno un primo strato in plastica copolimerica, presentante una faccia superiore associata a detto strato esterno ed una faccia inferiore associata ad almeno uno strato di protezione e rinforzo,
- uno strato fotovoltaico presentante una successione di celle solari, interconnesse tra di loro, interposto tra detto primo strato in plastica copolimerica ed un secondo strato in plastica copolimerica, e una lamina flessibile associata a detto almeno un secondo strato in plastica copolimerica.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita ma non esclusiva del modulo fotovoltaico flessibile per la generazione di energia elettrica, particolarmente per coperture di edifici civili ed industriali, autocaravan ed imbarcazioni, illustrata a titolo indicativo e non limitativo con l'ausilio degli uniti disegni in cui:
la figura 1 rappresenta, in vista prospettica, una porzione di una prima variante del modulo fotovoltaico flessibile;
la figura 2 illustra una seconda variante del modulo sezionata da un piano sostanzialmente normale rispetto al piano definito dalla copertura;
la figura 3 illustra una terza variante del modulo sezionata da un piano sostanzialmente normale rispetto al piano definito dalla copertura; la figura 4 illustra un’altra variante del modulo sezionata da un piano sostanzialmente normale rispetto al piano definito dalla copertura. Con riferimento alle citate figure, il modulo fotovoltaico flessibile per la generazione di energia elettrica, particolarmente per coperture di edifici civili ed industriali, autocaravan ed imbarcazioni, che viene individuato nella sua globalità con il riferimento 1, secondo il trovato, ha la caratteristica peculiare di comprendere:
uno strato esterno 2, rispetto alla copertura 9, in materiale otticamente trasparente, associato ad almeno un primo strato in plastica copolimerica e presentante una faccia superiore associata allo strato esterno 2 ed una faccia inferiore associata ad almeno uno strato di protezione e rinforzo 4, contro le intemperie e per accentuare le caratteristiche di resistenza del modulo;
uno strato fotovoltaico 5 presentante una successione di celle solari interconnesse tra di loro, interposto tra il primo strato in plastica copolimerica 3 ed un secondo strato in plastica copolimerica 6;
una lamina flessibile 7 associata al secondo strato in plastica copolimerica 6.
Le celle solari possono essere in silicio monocristallino, in silicio policristallino, o in altro materiale fotosensibile tecnicamente equivalente.
È possibile impiegare celle solari di tipo "CIGS", vale a dire in materiale semiconduttore composito presentante rame, indio, gallio e selenio. La lamina flessibile 7, di per sé nota, è costituita da un film in poliestere 21 rivestito da una pellicola superiore 22’ e da una pellicola inferiore 22" in fluoruro di polivinile.
Preferibilmente, lo strato esterno può essere costituito da un materiale che comprende una catena polimerica la quale presenta etilene tetra fluoro etilene (c. d. ETFE), oppure da altri materiali di tipo vetroso, o anche da una lamina flessibile consistente in una pellicola in poliestere rivestita superiormente ed inferiormente da una pellicola in fluoruro di polivinile di tipo otticamente trasparente.
Preferibilmente, tale strato esterno 2 presenta una superficie esterna bugnata, in modo da essere antisdrucciolo.
Vantaggiosamente, lo strato di protezione e rinforzo 4 può comprendere singolarmente o in combinazione tra loro uno o più dei seguenti strati che andremo a vedere nel dettaglio.
È possibile prevedere che lo strato 4 comprenda almeno uno strato aggiuntivo in plastica copolimerica 10 che permette un’adesione migliorata degli strati successivi.
Può essere altresì prevista almeno una pellicola in poliestere 11 incapsulata tra due pellicole di rivestimento 12’ e 12" in fluoruro di polivinile (di tipo otticamente trasparente). Le pellicole 11, 12’ e 12" sono di per sé note e assicurano alle celle solari una miglior protezione dalla grandine e forniscono al modulo una rigidezza adeguata.
Lo strato di protezione e rinforzo 4 può anche preferibilmente presentare una prima lamina in fibra di vetro 13 per esaltare le caratteristiche meccaniche del modulo e migliorarne la calpestabilità. In alcune varianti qui presentate (figure 1, 3 e 4), lo strato di protezione e rinforzo 4 presenta contestualmente:
- lo strato aggiuntivo in plastica copolimerica 10,
- la pellicola in poliestere 11 incapsulata tra le due pellicole di rivestimento 12, e
- la lamina in fibra di vetro 13.
In altre varianti esecutive, può altrimenti essere previsto ad esempio che lo strato di protezione e di rinforzo sia costituito dallo strato in plastica copolimerica 10 e dalle pellicole 11 e 12, senza lamina in fibra di vetro 13 (figure 2 e 4).
Preferibilmente, può essere previsto uno strato di consolidamento in fibra di vetro 16, interposto tra lo strato fotovoltaico 5 e il secondo strato in plastica copolimerica 6, che serve a contrastare i possibili danneggiamenti provocati dal manovrare i moduli con poca attenzione o con eccesso di confidenza.
Lo strato di consolidamento 16 è quindi associato alla superficie superiore dello strato in plastica 6 (fig. 4).
Con riferimento alla figura 1, il modulo fotovoltaico flessibile può prevedere anche almeno un elemento lastriforme 8, di per sé noto, connesso alla lamina flessibile 7 mediante mezzi di associazione.
Preferibilmente, tali mezzi di associazione possono comprendere uno spessore in Etilene-Vinil-Acetato 15 interposto tra la superficie inferiore della lamina 7 e la superficie superiore dell’elemento lastriforme 8, che a caldo riesce a far aderire in maniera praticamente indissolubile l’elemento 8 alla lamina 7 grazie alle proprietà meccaniche deH’Etilene-Vinil-Acetato, tra le quali in particolare la capacità di assorbimento degli urti e la buona resistenza.
Normalmente, l’elemento lastriforme 8 è atto ad essere associato alla copertura 9 mediante mezzi di incollatura.
Questi mezzi di incollatura possono ad esempio comprendere uno strato di colla butilica 17, di per sé nota, che viene steso tra la superficie inferiore dell’elemento 8 e il piano di appoggio del modulo sulla copertura 9.
La colla butilica 17 è usata come mezzo di associazione tra modulo 1 e copertura 9 anche per quelle varianti (figure 2, 3 e 4) che non prevedono l’elemento lastriforme 8).
Normalmente l’elemento 8 è un laminato che presenta una lega metallica a base di alluminio e zinco (anche detto "aluzinc") o altre tipologie di leghe metalliche, che conferiscono ottime caratteristiche meccaniche al modulo
In altre configurazioni, a seconda del substrato e/o per evitare problemi di dilatazione termica e/o per motivi di capacità strutturale e/o per evitare scariche elettriche, l’elemento lastriforme 8 può essere in altri materiali quali vetroresina, vetro, materiali compositi fibroresistenti o essere costituito da un film in poliestere 21 rivestito dalle pellicole 22’ e 22" in fluoruro di polivinile, analogamente a quanto visto per la lamina flessibile 7.
Da quanto sopra descritto si vede quindi come il trovato raggiunga il compito e gli scopi proposti ed in particolare si sottolinea il fatto che viene realizzato un modulo fotovoltaico flessibile per la generazione di energia elettrica, particolarmente per coperture di edifici civili ed industriali, autocaravan ed imbarcazioni, che permette di realizzare pannelli che non solo hanno una struttura più uniforme rispetto a quelli conosciuti, ma che presentano anche un’ottima resistenza meccanica. In particolare l’aver previsto uno strato di protezione e di rinforzo, irrobustito dalla lamina in fibra di vetro che funge da armatura al modulo, consente di ottenere pannelli con una struttura meno fragile e con una migliorata resistenza contro ogni tipo di intemperia che riesce ad evitare qualsiasi danneggiamento allo strato fotovoltaico causato dalle grandinate.
Un altro vantaggio di tali moduli fotovoltaici flessibili è che lo strato di protezione e rinforzo riesce a conferire alla struttura quella rigidezza altrimenti delegata alle caratteristiche meccaniche del solo elemento lastriforme, consentendo quindi di realizzare delle varianti che possano anche evitare l’uso di un laminato metallico o che, addirittura, facciano a meno dell’elemento lastriforme di connessione tra la lamina flessibile e la copertura.
Lo strato di consolidamento in fibra di vetro riesce inoltre a contrastare la possibile rottura delle celle per fragilità connessa ad operazioni di movimentazione errate o eseguite con distrazione o con particolari condizioni ambientali.
Grazie poi alla bugnatura della faccia superiore dello strato esterno, che rende la superficie antisdrucciolevole, gli operai e montatori saranno facilitati nei loro spostamenti.
Un altro vantaggio del trovato è dato dal fatto che siccome LEVA presenta la peculiarità di subire una trasformazione chimica irreversibile che lo rende quindi stabile nel tempo, lo spessore in Etilene-Vinil-Acetato interposto tra la superficie inferiore della lamina flessibile e l’elemento lastriforme consente di associare indissolubilmente agli strati sovrastanti, la vasta scelta di materiali con i quali l’elemento lastriforme può essere composto in modo che l’utilizzatore possa scegliere il tipo di pannello più adatto alle sue esigenze e alle caratteristiche della struttura dove esso dovrà essere installato.
Non ultimo, l'utilizzo di mezzi facilmente reperibili in commercio, oltre all'impiego di materiali comuni, rendono il dispositivo economicamente concorrenziale.
Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.
Inoltre tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.
In pratica i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze, purché coerenti con lo scopo realizzativo.
Claims (15)
- R I V E N D I C A Z I O N I 1) Modulo fotovoltaico flessibile per la generazione di energia elettrica, particolarmente per coperture di edifici civili ed industriali, autocaravan ed imbarcazioni, caratterizzato dal fatto di comprendere: - uno strato esterno (2) rispetto alla copertura (9), in materiale otticamente trasparente, associato ad almeno un primo strato in plastica copolimerica (3), presentante una faccia superiore associata a detto strato esterno (2) ed una faccia inferiore associata ad almeno uno strato di protezione e rinforzo (4), - uno strato fotovoltaico (5) , presentante una successione di celle solari interconnesse tra di loro, interposto tra detto primo strato in plastica copolimerica (3) ed un secondo strato in plastica copolimerica (6), e - una lamina flessibile (7) associata a detto secondo strato in plastica copolimerica (6).
- 2) Modulo fotovoltaico secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto strato esterno (2) comprende una catena polimerica presentante etilene tetra fluoro etilene.
- 3) Modulo fotovoltaico secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto strato esterno (2) comprende una superficie esterna bugnata antisdrucciolo.
- 4) Modulo fotovoltaico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto almeno uno strato di protezione e rinforzo (4) comprende uno strato aggiuntivo in plastica copolimerica (10).
- 5) Modulo fotovoltaico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto almeno uno strato di protezione e rinforzo (4) comprende almeno una pellicola in poliestere (11) incapsulata tra due pellicole di rivestimento (12’ e 12") in fluoruro di polivinile.
- 6) Modulo fotovoltaico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto almeno uno strato di protezione e rinforzo (4) comprende una prima lamina in fibra di vetro (13).
- 7) Modulo fotovoltaico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette celle solari sono in silicio monocristallino.
- 8) Modulo fotovoltaico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette celle solari in silicio policristallino.
- 9) Modulo fotovoltaico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette celle solari sono in materiale semiconduttore composito presentante rame, indio, gallio e selenio.
- 10) Modulo fotovoltaico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno uno strato di consolidamento in fibra di vetro (16), interposto tra detto strato fotovoltaico (5) e detto secondo strato in plastica copolimerica (6).
- 11) Modulo fotovoltaico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento lastriforme (8) è atto ad essere associato alla copertura (9) mediante mezzi incollatura.
- 12) Modulo fotovoltaico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un elemento lastriforme (8) connesso a detta lamina flessibile (7) mediante mezzi di associazione.
- 13) Modulo fotovoltaico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di associazione comprendono uno spessore in Etilene-Vinil-Acetato (15) interposto tra la superficie inferiore di detta lamina flessibile (7) e la superficie superiore di detto elemento lastriforme (8).
- 14) Modulo fotovoltaico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento lastriforme (8) è un laminato metallico.
- 15) Modulo fotovoltaico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento lastriforme (8) è in vetroresina 16) Modulo fotovoltaico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento lastriforme (8) è in vetro. 17) Modulo fotovoltaico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento lastriforme (8) è in materiale composito fibroresistente. 18) Modulo fotovoltaico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento lastriforme (8) è costituito da un film in poliestere rivestito da una pellicola superiore e da una pellicola inferiore in fluoruro di polivinile.
Priority Applications (2)
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| IT000008U ITAR20120008U1 (it) | 2011-07-01 | 2012-06-25 | Modulo fotovoltaico flessibile per la generazione di energia elettrica, particolarmente per coperture di edifici civili ed industriali, autocaravan ed imbarcazioni. |
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Applications Claiming Priority (2)
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