ITCT20090011A1 - Sistema automatico di inseguimento solare e di alvaggio dei moduli di captazione - Google Patents

Description

: “SISTEMA AUTOMATICO DI INSEGUIMENTO SOLARE E DI LAVAGGIO DEI MODULI DI CAPTAZIONEâ€

Descrizione:

- campo tecnico dell’invenzione

Il campo tecnico in cui si colloca l’invenzione à ̈ l'ambito degli impianti che convertono energia solare in energia elettrica e o termica.

- stato dell’arte

Il mercato intemazionale presenta oggi una vasta scelta di sistemi ad inseguimento solare. Una prima distinzione può essere effettuata in base al numero di assi di rotazione. I sistemi monoassiali permettono di far muovere la superficie captante seguendo esclusivamente il moto giornaliero da Est ad Ovest del sole agendo sulTangolo di azimut del pannello. I sistemi biassiali oltre alla rotazione giornaliera consento la rotazione stagionale agendo su l’angolo d’inclinazione del pannello. Una seconda classificazione à ̈ effettuata in base alla tecnologia impiegata per il movimento. Si definiscono inseguitori attivi quelli dotati di appositi circuiti elettrici che modificano il posizionamento del pannello in base a delle coordinate reimpostate o mediante la presenza di sensori fotosensibili. I sistemi ad inseguimento passivo, invece, hanno ai loro interno dei fluidi che, sottoposti alla radiazione solare, si surriscaldano e, generando pressioni differenziali, modificano l’orientamento della superficie captante. Oltre a tali classificazioni, gli inseguitori solari si distinguono per numerosi altri accorgimenti di tipo tecnologico che permettono agli stessi di essere bilanciati, di non produrre sovratensioni e resistere all’azione del vento. Sono, pertanto, differenti le strutture dei diversi sistemi; ad esempio, infatti, possono essere ad asse orizzontale o verticale, con uno o tre pali di sostegno, con uno o due motori,

problema tecnico da risolvere

Per individuare ad un certo istante dell'anno la posizione del Sole nel cielo in una determinata località à ̈ necessario definire alcuni angoli caratteristici. Questi angoli sono: Latitudine L: à ̈ l'angolo che la retta passante per la località considerata ed il centro della Terra forma con il piano dell'equatore; à ̈ positiva neH'emisfero settentrionale e negativa in quello meridionale;

Altezza o altitudine solare a: Ã ̈ l'angolo formato tra la direzione dei raggi solari ed il piano orizzontale (complementare dell'angolo zenitale z);

Azimut solare a: Ã ̈ l'angolo formato tra la proiezione sul piano orizzontale dei raggi solari e la direzione sud (Ã ̈ positivo prima del mezzogiorno solare);

Angolo orario h: à ̈ la distanza angolare tra il Sole e la sua posizione a mezzogiorno lungo la sua traiettoria apparente sulla volta celeste; à ̈ anche pari all'angolo di cui deve ruotare la Terra affinché il Sole si porti sopra il meridiano locale. Tale angolo à ̈ positivo nelle ore antimeridiane. Esso risulta pari al numero di ore di distanza dal mezzogiorno moltiplicato per 15 (poiché la Terra ruota di 15 gradi l’ora alla velocità nominale di 360 gradi il giorno); Declinazione solare Î ́: à ̈ l'angolo che la direzione dei raggi solari forma a mezzogiorno, sul meridiano considerato, col piano equatoriale; risulta anche pari all'angolo che i raggi solari formano a mezzogiorno con la direzione dello zenit sull'equatore e coincide inoltre con la latitudine geografica alla quale in un determinato giorno dell'anno il Sole a mezzogiorno sta sullo zenit (il che può accadere solo fra i tropici); à ̈ positiva quando il Sole sta al di sopra del piano equatoriale ed à ̈ negativa quando il Sole à ̈ al di sotto di esso.

La posizione istantanea del Sole, definita dall'altezza solare a e dall'azimut solare a, Ã ̈ valutabile per mezzo delle relazioni:

sen a = seti L sen Î ́ cos L cos Î ́ cos li

cos Î ́<â– >sen h

eos a

La declinazione solare Î ́ può essere calcolata per mezzo della formula approssimata di Cooper:

6 = 23,45 · sen

essendo n l'ennesimo giorno dell'anno e 284 il numero corrispondente all' 11 ottobre L'angolo orario relativo all'alba hao al tramonto htvale:

ha= -ht= arcos(-tgL * tg6)

Per calcolare l'angolo orario in una qualunque ora di un giorno particolare à ̈ necessario conoscere l'ora di passaggio del Sole sul meridiano locale, che à ̈ il mezzogiorno del fuso con due correzioni: differenza di longitudine con il meridiano centrale del fuso orario (+4 minuti/grado ad ovest, -4 ad est) ed equazione del tempo, Questaultima correzione à ̈ dovuta alla variazione della velocità orbitale della Terra durante l'anno. Essa può essere approssimata a:

Ετ= 9.87sen[2g(n — SI)] — 7.67sen[g(n - 1)]

con E in minuti, dove g = 360° /365 con gli angoli espressi in gradi ed essendo n l'ennesimo giorno dell'anno. In definitiva à ̈, per l'angolo orario:

h = 15<â– >(orario del fuso Ej+ differenza longitudine - 12<h>)

Naturalmente l'orario convenzionale del fuso à ̈ da considerarsi solare (quindi, in periodo di ora legale bisogna sottrarre un'ora).

L'energia media irraggiata dal Sole, nell'unità di tempo, su una superficie unitaria posta all'esterno dell'atmosfera terrestre ed orientata perpendicolarmente ai raggi solari à ̈ denominata costante solare Ics. Il suo valore più recente, misurato per mezzo di satelliti artificiali, risulta pari a 1367 W/m<2>La radiazione incidente al suolo si abbassa a circa 1 kW/m<2>, cioà ̈ il 75% della radiazione extratmosferica. Dell’intera potenza irraggiata solo una piccola frazione, pari a 1,73· IO<17>W, à ̈ intercettata dalia Terra. Considerando che mediamente in un anno solo un terzo di questa radiazione raggiunge la superficie terrestre e che il 70% di questa cade sugli oceani, l'energia solare annua incidente al suolo à ̈ pari a circa 1,515-1017 kWh, ci<4>rca 1.500 volte più grande del fabbisogno energetico mondiale. La radiazione globale istantanea incidente su una superficie di inclinazione β e azimut aw(β à ̈ l'angolo fonnato dal piano orizzontale con la superficie positivo dal piano orizzontale verso l’alto)

(awà ̈ l'angolo formato tra la proiezione sul piano orizzontale della normale alla superficie e la direzione sud (à ̈ positivo prima del mezzogiorno solare)

vale:

(1) G = Gb+ Gdb+ Gdr

con: G[Sradiazione diretta istantanea intercettata dalla superficie

Gdbcomponente diretta della radiazione diffusa istantanea

G(jrcomponente riflessa della radiazione diffusa istantanea

(β à ̈ l'angolo formato dal piano orizzontale con la superficie, positivo dal piano orizzontale verso l’alto; awà ̈ l'angolo formato tra la proiezione sul piano orizzontale della nonnaie alla superfìcie e la direzione sud , positivo prima del mezzogiorno solare)

Analizziamo ciascuna delle componenti della radiazione

La radiazione diretta può esprimersi:

Gb= Ii,„ cos i

dove: Xh»irraggiamento diretto al suolo [W/m<2>]

i = angolo d'incidenza dei raggi solari sulla superficie:

cosi = cos(a-aw) cosa Î ́βηβ sena εο$β

Ib.>- Io tb[W/m<2>]

con I0= Ics[1+0,33 cos(2rai/365)]

n numero progressivo del giorno nell’anno

Ics = 1367 W/m<2>costante solare

tb= (e<~fl'65m>7)/2+ (e<†̃fl'095m>z)/2 coefficiente dì trasmissione della radiazione diretta

mz= p7/po cosec a p pressione atmosferica alla quota z e zero, a altitudine solare

Riguardo all’angolo d’incidenza, la radiazione diretta à ̈ massima, e vale Ibn, quando cos i =1 e vale a dire quando:

cos(a-aw) cosa senP sena cosp = 1

ciò accade nel caso in cui:

a=aw

β=π/2 - α

che rappresenta la condizione d’inseguitore perfetto, dove la normale alla superficie di captazione à ̈ ogni istante coincidente con la direzione dei raggi solari.

L’irraggiamento diretto al suolo Ibnà ̈ funzione della pressione atmosferica, esso aumenta al diminuire della pressione atmosferica e quindi all’aumentare dell’ altitudine della località.

<y Esso può assumere in comspondenza del mezzogiorno solare valori che vanno da 900 W/m , se la località si trova a livello del mare, a 1200 W/m<2>, se la località si trova a 3000 m s.l.m.

L’irraggiamento diretto al suolo Ib„ dipende anche dal numero progressivo del giorno dell’anno, ma le variazioni possono ritenersi trascurabili.

Sono invece importanti le variazioni di Ibnal variare dell’altitudine del sole e cioà ̈ durante le ore del giorno

Di seguito si riportano i valori calcolati per alcune località italiane in funzione dell’altitudine solare a (alfa), il primo giorno dell’anno:

Ibn [W/m<2>]

alfa alfa alfa alfa alfa alfa alfa alfa alfa alfa alfa 15" 30* 45 60 75 90 105 120 135 150 165 Enna 579 810 929 992 1024 1034 1024 992 929 810 579 Roma 542 769 890 957 991 1001 991 957 890 769 542 Bolzano 551 780 900 966 999 1010 999 966 900 780 551 La componente diretta della radiazione diffusa può esprimersi:

Gdb= Idcos<2>β/2

dove: Idirraggiamento diffuso [W/m<2>]

Id = 10 sena · la

con Xd= 0,2710 - 0,2939 3⁄4 (coeff. di trasm. della radiazione diffusa) La radiazione diffusa à ̈ massima, e vale la,quando cos<2>β/2 =1 e cioà ̈ quando β=0 e cioà ̈ per una superficie orizzontale.

L’irraggiamento diffuso la à ̈ anch’esso funzione della pressione atmosferica e quindi dell’ altitudine della località, del giorno progressivo dell’anno e dall’ altitudine del sole nell’istante considerato.

Di seguito si riportano i valori calcolati per alcune località italiane in funzione dell’altitudine solare a (alfa), per una superficie orizzontale, il primo giorno dell’anno:

Id [W/m)

alfa alfa alfa alfa alfa<'>alfa alfa alfa alfa alfa alfa 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 Erma 54 70 75 75 75 75 75 75 75 70 54 Roma 57 76 83 84 85 85 85 84 83 76 57 Bolzano 56 75 81 82 82 82 82 82 81 75 56

Si evidenzia come esso rappresenta una piccola percentuale (circa il 10%) dell’irraggiamento diretto 3⁄4η·

La componente riflessa della radiazione diffusa istantanea può esprimersi:

Gdr= (Ibnsen a Id) p sen<2>β/2

dove: p à ̈ detta albcdo o coefficiente di riflessione (del terreno o comunque dell'ambiente circostante)

superficie P

neve (caduta di frese* con un Stai di ghiaccio) 0.75

superila d<'>acqua (ad elevati angoli di mei delira) 0.07

strade sterrate 0.04

foresta di conifere (in inverno) 0.07

foresta in autunno 0.26

cerneste 0.22

foghe secche 0.30

erba secca 0.20

erba verde 0.26

superimi di hi nane e ghiaia 0.13-superfrci di rocce non omogenee 0.20

pareti di edifici scure (mattoni rossi, pitture saire) 0.27

pareti di edifici dnare 0.60

campi innevati con boschi sullo sfondo 0-66-^0.73

campi innevati (argilla ed erba) presso una strada 0.61 â–  0.70

bosco iimevaio (conifere) 0.61

bosco innevato (deciduo) 0.72

La componente riflessa della radiazione diffusa istantanea à ̈ massima, quando sen<2>β/2 =1 e cioà ̈ quando β=Ï€ , e cioà ̈ per una superficie orizzontale il cui lato di captazione à ̈ rivolto verso il suolo, mentre si annulla per β=0 e cioà ̈ per una superficie orizzontale il cui lato di captazione à ̈ rivolto verso l’alto.

Nei casi pratici si osserva che all’ aumentare di β tra zero e 90° la componente diretta della radiazione diffusa istantanea diminuisce, mentre aumenta quella riflessa.

In ogni caso la somma tra le componenti Gdbe Gdrsì mantiene modesta rispetto alla componente diretta della radiazione Gb.

La radiazione globale istantanea incidente su una superficie comunque inclinata à ̈ dunque la somma dei tre contributi, cioà ̈:

G = Ib„ cosi Idcos 2 β<2>(lfesena Id)■ psen<2>fi.

1 dati più interessanti ai fini del progetto sono però quelli dell'energia incidente.

Essa, per un fissato giorno, può essere ottenuta integrando la radiazione globale istantanea tra l’alba ed il tramonto.

I contributi della radiazione istantanea sono però difficilmente integrabili e fortemente variabili nel tempo: bisogna quindi ricorrere ai dati statistici, numerosi e ben distribuiti sul territorio dei paesi industrializzati. Di questi, i più interessanti sono quelli dell'energia giornaliera media mensile diffusa D e dell'energia giornaliera media mensile H globale su superficie orizzontale al suolo:

Liu e Jordan hanno scoperto che il loro rapporto à ̈ funzione di un parametro detto indice mensile di serenità K:

D/H=1.39 - 4.027 K 5.531 K<2>- 3.108 K<3>

dove K=H/HCX

Nel calcolo di Hex ci si serve di un valore di Ics pari a 1394 W/mq; il suo valore si fa coincidere, mese per mese, con ['effettivo valore di I l’ex in un giorno in cui si ha H’ex=Hex. L'energia incidente su superficie orizzontale extratmosferica il giorno ennesimo dell'anno à ̈ (in Wh/m<z>):

1 24 24πη

H*= — Ιβ1 0.033 cos (cos L cos Î ́ seiili hasen L sen Î ́)

Ï€ 365

dove ha à ̈ espresso in radianti.

Valutata tramite H e K (o ricavata da tabelle) la componente diffusa D, l'energia giornaliera media mensile, diretta al suolo si ricava per differenza: B=H-D,

Riassumendo per una determinato punto sulla superficie terrestre di latitudine e longitudine fissata, in ogni istante di ogni giorno di ogni anno e possibile calcolare la posizione istantanea del sole rispetto a quel punto con:

il = 15 · (orario del fuso ÷ Εχ differenza longitudine - 12<k>)

Ciò permette di programmare per la località di installazione, un microprocessore, al quale, nota nell’istante considerato la posizione del sole, effettua gli opportuni azionamenti per orientare i piani di captazione, senza la necessità di dispositivi di rilevamento dei raggi solari.

I moti caratteristici del sole rispetto ad una località, possono essere scomposti in un moto giornaliero dove i raggi solari dall’alba al tramonto percorrono una traiettoria descritta dall’angolo orario h, tale traiettoria giace su un piano la cui inclinazione varia al variare del giorno progressivo delPanno; ed il moto stagionale che corrisponde alla rotazione rispetto al piano orizzontale del suddetto piano durante i giorni dell’ anno, passando da un valore massimo in inverno ad un valore minimo in estate.

La radiazione globale istantanea incidente su una superficie comunque inclinata à ̈ data:

(I^ sena Id)- p

Il problema tecnico da risolvere à ̈ pertanto realizzare un sistema di inseguimento automatico che istante per istante massimizza la radiazione globale istantanea .

- Descrizione dell’invenzione

Campo di applicazione del sistema

Il sistema può essere applicato per la realizzazione di impianti fotovoltaici o solare termici di qualsiasi dimensione.

Fissata l’area su cui installare gli impianti ed individuate le porzioni di essa aventi la stessa quota geodetica, per ciascuna di queste porzioni à ̈ possibile applicare il sottosistema di seguito descritto. Nel caso in cui la superfìcie di posa degli inseguitori ha la stessa quota geodetica à ̈ sufficiente applicare un solo sottosistema. Gli elementi del sottosistema vanno dimensionati volta per volta, in funzione delle caratteristiche del sito, dei moduli, del numero di moduli per singolo inseguitore, dei costi dei componenti, ecc.

Elementi del sottosistema

Il sottosìstema à ̈ costituito dai seguenti elementi:

> N inseguitori monoassiali uguali installati alla stessa quota geodetica.

> Un sistema ramificato di tubazioni che collega gli N inseguitori, attraverso una unica condotta finale, ad un serbatoio posto ad una quota geodetica più bassa.

> Un serbatoio fisso di liquido

> Un impianto idraulico di regolazione e pompaggio.

> Un sistema di pilotaggio dell’impianto idraulico.

Vediamo in dettaglio i singoli elementi:

Inseguitore monoassiale

Per semplicità di illustrazione si suppone che l’inseguitore sia orientato a sud, cioà ̈ l’azimut dell’asse di rotazione giornaliera sia pari a zero, si suppone inoltre che Γ inseguitore rechi un solo modulo di forma rettangolare e sia posto con il lato maggiore lungo la direzione sudnord, fermo restante la validità dell’ invenzione anche per azimut diversi da zero ed inseguitore a più moduli e forme diverse.

In relazione al disegno 1 gli elementi che costituiscono l’inseguitore monoassiale sono: Una struttura fìssa “F†posta a sud, opportunamente ancorata o appoggiata al suolo o su una terrazza o su una qualunque struttura esistente; all’ estremità superiore della struttura à ̈ realizzata una cerniera che permette alla parte mobile della cerniera la rotazione rispetto all’asse t-t’. Sulla parte mobile della cerniera à ̈ realizzato un supporto recante un cuscinetto nel quale ruota rispetto all’asse o-o’ortogonale a t-t’ il perno della struttura mobile. L’asse tt’, ha direzione est-ovest e pennette la regolazione di tilt, l’asse o-o’, ha direzione nord-sud e pennette la rotazione giornaliera. L’altezza della cerniera dal piano di appoggio à ̈ tale da consentire la rotazione della struttura mobile dall’alba al tramonto nel giorno più lungo dell’anno per la località considerata.

Un regolatore di tilt “H" posto a nord, costituito da una struttura fissata all’estremità inferiore al suolo, regolabile manualmente in altezza.

All’estremità superiore del regolatore à ̈ realizzata una cerniera. Sulla parte mobile della cerniera à ̈ realizzato un supporto recante un cuscinetto nel quale ruota rispetto all’asse o-o’ il perno della struttura mobile.

Essa, ad esempio, può essere realizzata con un sistema a cavalletto del tipo telescopico. Ogni piede del cavalletto à ̈ composto di due tubolari che scorrono uno dentro l’altro, uno dei due tubolari à ̈ collegato alla struttura fissa attraverso una doppia cerniera nord-sud ed estovest.

Ogni posizione relativa fra i tubolari può essere bloccata attraverso un bullone inserito ortogonalmente all’asse di scorrimento in corrispondenza di uno di una serie di fori predisposti su entrambi i tubolari. In funzione del passo di regolazione che si vuole perseguire si stabiliscono il numero di fori e la loro distanza. Ad esempio se si vuole effettuare una regolazione mensile del tilt in modo da coprire in un anno l’angolo tra 0° e 60°, occorre predisporre 12 fori ad una distanza tale da avere 5° di inclinazione del piano di captazione, tra un foro ed il successivo. Le posizioni relative tra i due tubolari possono essere graduate indicando su tubolari stessi il mese di riferimento.

Una struttura mobile "C", costituita da un telaio rettangolare ove superiormente à ̈ fissato il modulo di captazione.

E’ corpo unico con il telaio e posto inferiormente a questo un perno di rotazione.

L’asse del perno di rotazione, o-o’, à ̈ parallelo al piano di captazione, ha direzione sud-nord ed à ̈ passante per il piano di simmetria geometrico e baricentrico delle masse telaio-modulo. La lunghezza del perno à ̈ inferiore alla lunghezza nord-sud del modulo in modo che la struttura sottesa al modulo non crei maggior ingombro del modulo stesso.

Il perno à ̈ alloggiato nei due cuscinetti posti nei supporti incernierati, dal lato sud, alla struttura fìssa e dal lato nord, al regolatore di tilt.

Inferiormente al telaio, Ã ̈ collegato un serbatoio cilindrico di carico-scarico.

L’asse del serbatoio di carico-scarico ha direzione parallela al perno ed à ̈ posto lateralmente ad esso dal lato est.

Dal lato sud del serbatoio à ̈ collegato un tubo flessibile di opportuna lunghezza collegato a sua volta al sistema ramificato di tubazioni fisse.

Dal lato nord del serbatoio di carico-scarico à ̈ collegata la condotta di lavaggio dei moduli che à ̈ fissata attraverso dei supporti collegati al telaio dal lato nord ed ovest del modulo. Tale condotta à ̈ chiusa all’ estremità e reca sul lato ovest una serie di spruzzini opportunamente posizionati ed orientati che permettono il lavaggio del modulo.

Sul perno di rotazione à ̈ rigidamente collegato un dispositivo di stabilità che consiste sostanzialmente in un peso, ad esempio realizzato con un tubo riempito di sabbia, opportunamente dislocato dal lato ovest che ha la funzione di far ruotare la struttura mobile rispetto all’asse o-o’, da est verso ovest, durante la fase di scarico del serbatoio di caricoscarico e mantenere, durante Tinseguimento, il baricentro del risultante delle azioni applicate sulla struttura mobile al di sotto dell’asse di rotazione, assicurandone così Γ equilibrio stabile, come più dettagliatamente descritto nel seguito.

Sistema ramificato dì tubazioni

Il sistema ramificato delle tubazioni consente:

durante il giorno, la circolazione del liquido, per caduta, dai serbatoi di carico-scarico degli N inseguitori al serbatoio fisso;

dopo il tramonto, la circolazione in pressione del liquido dal serbatoio fisso verso gli inseguitori.

Esso va progettato in funzione del numero e dimensioni degli inseguitori, dalle distanze e dislivello tra serbatoi di carico-scarico e serbatoio fìsso, dalle portate in gioco e dai materiali che si intendono adottare.

Serbatoio fìsso di liquido

Il serbatoio fisso di liquido à ̈ posto ad una quota geodetica leggermente più bassa rispetto ai serbatoi mobili degli inseguitori per consentire la circolazione per caduta del liquido durante la fase di scarico. La forma, le dimensioni, il tipo di materiale, il tipo di posa, il salto geodetico da assegnare dipende dal dimensionamento dell’ inseguitore, dal numero d’inseguitori dalle caratteristiche del sito.

Impianto idraulico di regolazione e pompaselo.

In relazione al disegno 2, l’impianto idraulico di regolazione e pompaggio à ̈ essenzialmente costituito da:

- Una valvola regolabile “C†la cui luce può assumere qualsiasi valore tra 0 e πΠ̧ 14,

La valvola à ̈ attivata da un servomotore pilotato da un processore, in modo tale che in un determinato istante di un giorno dell’anno si ha una luce della valvola tale che la corrispondente portata assicurare la corretta rotazione degli inseguitori. La scelta della valvola dipende dal dimensionamento dell’ inseguitore, dal numero d’inseguitori, dal salto geodetico tra serbatoi mobili e serbatoio fisso e dal sistema delle tubazioni.

- Una valvola a sfera “B†attivata da un servomotore pilotato dal processore che ne comanda 1 ’ apertura durante la fase di scarico dei serbatoi mobili e la chiusura durante la fase di carico. La scelta della valvola dipende dal dimensionamento dell’inseguitore, dal numero d’inseguitori, dal salto geodetico tra serbatoi mobili e serbatoio fisso e dal sistema delle tubazioni.

- Una valvola a sfera “A†azionata da un servomotore pilotato dal processore che ne comanda l’apertura durante la fase di carico dei serbatoi mobili e la chiusura durante la fase di scarico. La scelta della valvola dipende dal dimensionamento dell’inseguitore, dal numero d’inseguitori, dal salto geodetico tra serbatoi mobili e serbatoio fisso e dal sistema delle tubazioni ,

- Una pompa idraulica “P†pilotata dal processore che attivata dopo il tramonto trasmetta una potenza al liquido tale da permetterne il lavaggio per un tempo prefissato dei moduli. La scelta della pompa dipende dal dimensionamento dell’inseguitore, dal numero d’inseguitori, dalla prevalenza geodetica e dalle perdite di carico.

Sistema di pilotaggio dell 'impianto idraulico.

il sistema à ̈ costituito da un processore e da un sistema d’attuazione (servomotori).

Il cuore del processore à ̈ sostanzialmente un orologio.

Al processore riguardo al sito d’installazione e quindi alla latitudine sono implementate le formule $ -Sriguardante, la posizione del sole d’ogni giorno e d’ogni istante; mentre a proposito del dimensionamento del sottosistema sono implementate le formule d’apertura della luce della valvola regolabile C, dei tempi d’azionamento delle valvole A e B e della pompa, dei tempi di ritardo, di lavaggio e di ripristino.

• Principio di funzionamento

Principio di funzionamento del singolo inseguitore,

In relazione al disegno 3, dove à ̈ riportato:

In figura 1 un singolo inseguitore orientato a sud, in figura 2 la sezione ortogonale all’asse oo’, passante per il baricentro della parte mobile dell’ inseguitore e le azioni ad essa applicate in corrispondenza di un angolo generico di rotazione, in figura 3 le posizioni della parte mobile in corrispondenza d’ alcuni angoli noti.

Supponiamo che l’inseguitore copra gli angoli che vanno da -85° (alba) a 85° (tramonto).

In realtà, nel caso di presenza di più inseguitori disposti lungo l 'asse est-ovest, per evitare fenomeni d ’ ombreggiamento reciproco e conseguente maggior ingombro dell 'impianto, ci si può limitare a far iniziare la rotazione qualche ora dopo l’alba e farla finire qualche ora prima del tramonto, coprendo ad esempio un range di γ pari a: -75° ÷ 75°, ciò non comporta una notevole perdita d’energia convertita, in quanto nelle prime e nelle ultime ore della giornata la potenza della radiazione solare diretta à ̈ di per sé bassa (~ 50%), inoltre l 'efficienza dei moduli diminuisce sensibilmente al diminuire della potenza entrante. Con il presente sistema à ̈ possibile scegliere il range di funzionamento che si vuole ottenere.

Esso dovrà ruotare dell’angolo Δγ = 15° ogni ora.

siano:

γ - l’angolo di rotazione corrispondente ad un generico istante di un giorno dell’anno, della superficie di captazione rispetto al piano orizzontale, positivo dopo il mezzogiorno solare, β - l’angolo d’inclinazione dell’asse di rotazione giornaliera o-o’ rispetto al piano orizzontale, positivo dal piano orizzontale verso l’alto.

Pi — il risultante della forza peso dato dal contributo del peso del modulo di captazione e dal peso proprio della struttura mobile, applicato nel baricentro delle masse.

P2— il risultante della forza peso dato dal contributo del peso del liquido aH’intemo del serbatoio di carico-scarico e dai peso proprio del serbatoio di carico-scarico, applicato nel baricentro delle masse.

P3- il risultante della forza peso del dispositivo di stabilità, applicato nel baricentro.

V- la spinta del vento sull’unità di superfìcie,

n- il carico neve sull’unità di superficie.

Al fine di descrivere il principio di funzionamento dell’inseguitore consideriamo le possibili azioni che possono esercitarsi sulla struttura mobile (compreso il modulo di captazione). Esse sono dovute alla spinta del vento e all’eventuale carico neve agenti sulla superficie di captazione, al peso del modulo, al peso proprio della struttura mobile, al peso del serbatoio di carico-scarico, al peso del liquido all’interno di quest’ultimo, al peso del dispositivo di stabilità ed infine alla coppia d’attrito perno cuscinetto.

Per quanto concerne il carico neve occorre precisare che se la neve cade durante la notte, poiché la superficie di captazione à ̈ rivolta verso est in essa non si può depositare neve; se invece la neve cade durante il giorno, considerato che per la maggior parte delle località europee ciò avviene prevalentemente in inverno per il quale la superficie di captazione à ̈ posta con un angolo elevato di β, inoltre il calore prodotto dai modulo di captazione tende a farla sciogliere essa non dovrebbe accumularsi sulla superficie del modulo. Comunque un eventuale accumulo di neve non permetterà il funzionamento dell’impianto di captazione. Ne segue che l’azione dovuta alla neve sarà trascurata ai fini della rotazione, mentre sarà presa in considerazione ai fini del dimensionamento statico della struttura fissa.

Per quanto concerne la spinta del vento, occorre considerare che per località prevalentemente ventose con venti di forte intensità occorre prevedere barriere fisse, magari realizzate con strutture trasparenti per evitare le ombre, opportunamente poste nel campo deirimpianto, per evitare continue oscillazioni delle parti mobili degli inseguitori, mentre venti di modesta intensità o di forte intensità ma di breve durata, possono essere gestiti dal sistema. Essi nel seguito sai-anno considerati come fenomeni d’instabilità. Tuttavia il sistema prevede il bloccaggio dei piani di captazione in posizione orizzontale.

Fissato l’angolo β, le azioni agenti sulla parte mobile dell’ inseguitore, ad esclusione della coppia d’attrito, possono essere scomposte in una componente lungo l’asse o-o’ed in una componente ortogonale all’asse.

Considerato che le componenti assiali non creano momenti che provocano rotazioni dell’inseguitore, di seguito si prendono in esame le componenti ortogonali all’asse di rotazione.

Queste ultime si annullano per β=90 à ̈, pertanto, necessario che sia β<90.

In relazione alla figura 2 del disegno 3 alla parte mobile dell’ inseguitore à ̈ applicata: la forza P’i, indipendente da γ, dovuta al peso della parte mobile, la forza P’3dovuta al contrappeso (dispositivo di stabilità), indipendente da γ, la forza PS variabile in funzione di γ.

Se nella posizione generica il sistema si trova in condizione d’equilibrio statico, facendo variare l’intensità del vettore P’2di APS anche il momento MS dovuto a PC,rispetto all’asse o-o’ varierà di AM’2. Se la variazione à ̈ tale da superare la coppia d’attrito pemo cuscinetti, ii sistema ruoterà di un angolo Δγ per riposi zi onarsi nella nuova condizione d’equilibrio.

Se in particolare l’intensità del vettore P’2si fa diminuire il sistema, ruoterà in senso antiorario (da est verso ovest) se invece Γ intensità del vettore P’2si fa aumentare il sistema ruoterà in senso orario (da ovest verso est).

Dall’opportuno dimensionamento del sistema à ̈ possibile individuare una combinazione dei seguenti valori: L3, Î ́3, P’3L2}Î ́2ed una funzione P’2(γ) positiva e decrescente che ponga il sistema in condizioni d’equilibrio stabile per ogni γ compreso tra -85° e 85°.

Nota P’2(γ) à ̈ nota la coppia d’attrito e quindi nota la P’2c(γ) corretta per vincere l’attrito. Fissato l’inclinazione β dell’inseguitore in relazione alla stagione, à ̈ nota anche la funzione Ρ2(γ), la P2(t) = P’2c(t) /cos β e sottraendo a questa il peso psdel serbatoio vuoto, à ̈ noto il volume del liquido V2(t) = (P2(t) - ps)/g’(g’= peso specifico del liquido) che istante per istante deve trovarsi nel serbatoio affinché il sistema sia in condizioni d’equilibrio stabile ed il piano di captazione perpendicolare ai raggi del sole.

Per β fissato, la funzione V2(t), à ̈ ancora positiva e decrescente, pertanto assume un Max V2(-85°) alle 06.20, ed un minimo V2(85°), alle 17.40.

Incrementando o decrementando il volume di liquido nel serbatoio secondo la legge V2(t) tra l’alba ed il tramonto, il sistema ruota di 15 °/ora seguendo i raggi solari.

Alle ore 06.20, ora solare, (γ- -85°) il piano di captazione à ̈ rivolto verso est.

Nel serbatoio di carico-scarico si trova una quantità di liquido V2(-85°).

Dal serbatoio di carico-scarico si fa defluire per caduta verso il serbatoio fisso, attraverso il tubo flessibile, una quantità di liquido secondo la legge V2(t). Il sistema inizia a ruotare percorrendo angoli sincronizzati con l’angolo orario del sole.

Ne segue che alle ore 08:00 il modulo avrà un angolo di rotazione γ= -60°, alle 10:00 avrà un angolo di rotazione γ= -30°, alle ore 12:00 sarà in posizione orizzontale e così via.

Alle ore 17:40 quando il modulo si trova rivolto verso ovest γ = 85° e nel serbatoio à ̈ presente un volume di liquido pari a V2(85°), si blocca il deflusso del liquido verso valle. Successivamente si fa circolare il liquido nel verso opposto, cioà ̈ dal serbatoio fisso verso il serbatoio mobile di carico-scarico. Mentre il serbatoio si riempie, aumenta la coppia dovuta al peso del serbatoio e del liquido provocando la rotazione da ovest ad est del piano di captazione, posizionandosi quest’ultimo a -85° (pronto per l’alba di domani).

E’ ancora pompata liquido che attraverso la condotta di lavaggio col legata alla parte alta del serbatoio di carico-scarico permette la pulizia dei moduli per un tempo prefissato a scelta. Completato il lavaggio si fa defluire verso il serbatoio fìsso una quantità di liquido tale che V2(-85°).

Il sistema si mette in condizione di riposo fino all’alba dove riparte con il ciclo descritto. Principio di funzionamento del sottosistema

In relazione al disegno 2 dove à ̈ schematizzato il sottosistema, indicando per semplicità solo i serbatoi dì carico-scarico (Smi generico serbatoio), il serbatoio fisso, la condotta finale ed il sistema di pilotaggio e controllo; consideriamo la fase d’inseguimento dall’alba al tramonto. La valvola A à ̈ chiusa, la valvola B à ̈ aperta.

Nel generico istante t a cui corrisponde il generico angolo di rotazione γ la quantità di liquido a monte della valvola C, necessaria per mantenere gli inseguitori nella posizione γ, sarà data dalla somma delle quantità di liquido di ciascun serbatoio di carico-scarico degli ninseguitori più la quantità di liquido occupata dalla tubazione.

Essendo gli n-inseguitori del sottosistema, costruttivamente uguali, nota la funzione V2(t) la quantità di liquido a monte della valvola C sarà:

V(t)= n V2(t) V, = n ÃŒ(P’2c(t) /cos β)1⁄2’ Vt

Dove n à ̈ il numero di inseguitori e Vtà ̈ il volume di liquido nella tubazione.

Dimensionata opportunamente la tubazione, Vtà ̈ nota ed à ̈ costante al variare di t, ne segue che la funzione V(t) à ̈ ancora positiva e decrescente assumendo un Max V(-85°) alle 06.20 ed un minimo V(85°) alle 17.400

Per fare effettuare la rotazione est ovest di un angolo Δγ a tutti gli inseguitori, nel tempo At occorre diminuire di AV il volume di liquido a monte della valvola C.

Ciò si ottiene aprendo la valvola C in modo tale che la luce corrispondente faccia passare una quantità di liquido nel tempo ΔΠ̄ pari a AV.

Detta quantità di liquido à ̈ scaricata nel serbatoio fìsso Sf.

Se A(t) à ̈ l’apertura della luce della valvola C nell’ istante t, la portata di liquido che deve defluire attraverso la luce à ̈ pari a:

Q(t) = A(t) u (t) = V(t)

Dove u(t) à ̈ la velocità media del liquido in corrispondenza della valvola.

Ne segue che:

A(t) = V(t) / u(t)

La velocità u(t) dipende, dal salto geodetico tra pelo libero dei serbatoi di carico-scarico c la valvola C e, dalle perdite di carico lungo la tubazione.

u (t) = radq(2g(H-iL))

Dove g à ̈ Γ accelerazione di gravità, iL à ̈ la perdita di carico lungo la tubazione ed H à ̈ il salto geodetico:

H = h0+ h(t)

dove:

- h„ dislivello tra la valvola C ed il piano di campagna degli inseguitori, esso à ̈ uguale per tutti gli inseguitori perché posti alla stessa quota di campagna ed inoltre, dimensionato rimpianto idraulico, esso à ̈ costante al variare dell’istante t del giorno;

- h(t) dislivello tra il piano di campagna ed il pelo libero del liquido all’intemo del serbatoio carico-scarico, esso à ̈ uguale per tutti gli inseguitori perché costruttivamente uguali ed inoltre, poiché durante la giornata il serbatoio mobile ruota, l’altezza del pelo libero varia in funzione dell’istante t considerato, portandosi da hmin alle 06.20 quando i serbatoi sono pieni, ad hmax alle 17:40 quando i serbatoi sono vuoti.

Dimensionato opportunamente il sistema idraulico e l’inseguitore à ̈ possibile detenninare le perdite di carico iL, li*,,h(t), u(t) ed in definitiva A(t):

A(t) = {n [(P’2c(t) /cos P)]/g* V, } / radq(2g(h0+ h(t)-iL))

Implementata al processore Γ equazione A(t) in modo tale che attraverso un servomotore si assicuri l’apertura della luce secondo la funzione considerata, gli inseguitori dall’alba al tramonto ruotano coprendo gli angoli γ prefissati.

Consideriamo adesso un ciclo completo del sistema.

Alle ore 06.20 (γ= -85°) i piani di captazione sono rivolti verso est.

Le valvola A e B sono chiuse

Il processore comanda l’apertura della valvola B e l’apertura parzializzata della valvola C secondo la funzione A(t) precedentemente descritta.

Î ̄ serbatoi di carico-scarico cominciano a scaricarsi tutti della stessa quantità di liquido provocando la rotazione delle superimi di captazione con velocità pari a 15°/ora.

Alle ore 17:40 (γ = -85°) i piani di captazione sono rivolti verso ovest.

Il processore comanda la chiusura della valvola B, il ripristino della valvola C nella condizione di alba.

Dopo un certo tempo Tr(tempo di ritardo), il processore comanda l’apertura della valvola A e razionamento della pompa P.

Il liquido inizia a circolare dal serbatoio fìsso S3⁄4verso i serbatoi di carico-scarico, questi ultimi riempiendosi iniziano a ruotare da ovest verso est, portandosi dopo un certo tempo Tasulla posizione di alba.

Il liquido continua a circolare per un tempo Ti per consentire il lavaggio dei moduli di captazione. Il liquido di lavaggio residua à ̈ convogliata nel serbatoio fìsso.

Trascorso il tempo T = Tr+ Ta+ T[ dalle ore 17:40, il processore comanda lo spegnimento della pompa P e la chiusura della valvola A.

Successivamente, il processore comanda l’apertura della valvola B per un determinato tempo Trisper ristabilire il livello di liquido nei serbatoi a cui corrisponde una quantità di liquido a monte della valvola C pari a V(-85°).

Dal dimensionamento del sottosistema sono note, le capacità dei serbatoi di carico-scarico, le capacità delle condotte di lavaggio, il volume di liquido nelle condotte, à ̈ pertanto noto il volume di liquido che deve scaricarsi nel tempo Tns, nota inoltre la velocità media del liquido in corrispondenza della valvola B e la luce della valvola , à ̈ noto il tempo Trisdi apertura della valvola B, trascorso il quale il processore ne comanda la chiusura.

Il processore, in relazione alle segnalazioni della sonda di livello del pelo libero sul serbatoio fìsso comanda la valvola D integrando il liquido del serbatoio fino al livello prestabilito da progetto.

Principio di funzionamento de l sottosistema in casi particolari

Considerato che al processore à ̈ noto in ogni istante t, la posizione γ dell’inseguitore ed il volume V(t) di liquido a monte delle valvole A, B e C, esso, attraverso le stesse valvole e la pompa P, ha il controllo completo del sistema.

Ne segue che se ad esempio si decide che, oltrepassato un valore prefissato della velocità del vento segnalata da un anemometro in direzione est-ovest, i piani di captazione siano posti in posizione orizzontale, il processore avendo noto l’istante t’ in cui avviene il superamento della soglia c quindi il volume di liquido V(t’) , avendo noto il volume di liquido V(0°) in corrispondenza del quale i piani di captazione saranno in posizione orizzontale, opera: una fase veloce di scarico V(t’) - V(0°) se l’istante t’ à ̈ antecedente al mezzogiorno solare, una fase di carico V(0°)- V(t’) se t’ à ̈ dopo il mezzogiorno.

Superata la perturbazione il processore ripristina il ciclo normale di funzionamento.

Un altro caso particolare à ̈ per esempio quello di permettere il rinffescamento dei moduli di captazione nel caso di temperature eccessive anche durante il corso della giornata (l’efficienza dei moduli fotovoltaici, ad esempio, si abbassa notevolmente alle temperature elevate).

Segnalato il valore della temperatura da una sonda tennica posta su un modulo di captazione si può decidere di effettuare uno o più lavaggi durante la giornata facendo effettuare al processore le fasi di lavaggio precedentemente descritte.

• Dimensionamento

Dimensionamento del singolo inseguitore

Si faccia riferimento al disegno 3

Date le caratteristiche geometriche e meccaniche del modulo di captazione che si deve utilizzare, scelto il numero di moduli che compongono rinseguitore si dimensiona il telaio della struttura mobile dell’inseguitore in condizioni isostatiche, nelle peggiori condizioni di carico, in modo che essa sia simmetrica rispetto all’asse di rotazione.

Si dimensionano le coppie perno cuscinetto, considerando i bassi regimi di velocità a cui sono sottoposti.

Definita la struttura mobile à ̈ noto il peso Pi della parte mobile dell’ inseguitore, ed il punto di applicazione di Pi (baricentro delle masse).

Si dimensiona ad arbitrio ma si verifica successivamente il serbatoio di carico-scarico. In tal modo sono note il peso del serbatoio senza liquido ed il peso del serbatoio pieno di liquido.

Scelta la massima inclinazione β2< 90° che si vuol fare effettuare all’inseguitore, si calcolano la componente assiale P†| e la componente ortogonale P’i in corrispondenza di 0° e di β2:

P"itr= Pj sen 0° =0

P’i o°<~>Pi cos βι = PI

P"ip2= P] sen β2

P’ip2= Pi cos β2

Scritte le equazioni di equilibrio e stabilità per β=0°:

Equilibrio

1 } ∑F=0 => ∑Fx=0 ; ∑Fy=0 => R'x= 0 ; R'y- P’·, - P’2- P'3= 0

2) ∑M=0 =» - PS XT P<*>2x2- P'3x3=0

Stabilità

3) P'-ιy-ι+ P'2y2+ P'3y3<0

Con:

xi = - L| sen γ ;yi = Li cos γ

x2= L2COS(γ-Î ́2); y2= L2sen(γ - Î ́2)

x3=-L3cos(γ+ Î ́3); y3=- L3sen(γ+ Î ́3)

Noti P'i,Lj si scelgono L2ed L3in modo che il serbatoio di carico-scarico ed il dispositivo di stabilità ricadano all’interno del piano di captazione quando questo à ̈ posto orizzontalmente.

Le incognite nelle equazioni 1) , 2) e 3) sono:

RV 3⁄4 P’h3⁄4 e 3⁄4

11 sistema delle tre equazioni nelle cinque incognite à ̈ risolto numericamente con l’ausilio di un calcolatore. Esso à ̈ ridondante pertanto esistono più soluzioni

Si considera un insieme finito di valori -85°, γΠ, γ2,.,.,85° (con un passo prefissato ad esempio di 1°; -85°, -84°, -83°,. 83°, 84°, 85°).

Tra le possibili soluzioni si scelgono quelle ottenute dal seguente procedimento:

SÃŒ fissano P’2(-85°) , Î ́2e Î ́3.

in corrispondenza di (-85°) si ricava attraverso, l’equazione di equilibrio la P’3.

Nota P’3, à ̈ noto i! momento dovuto a P’3per ogni altro γ, essendo P’3costante.

Si calcola, ancora con l’equazione di equilibrio, la P’2(Y) per gli altri valori di γ.

Per tutti i valori di γ si calcola:

dall’equazione 3) il baricentro del risultate P’i+P’2(Y)+P’3,

dall’ equazione 1) la R’y

dall’equazione M’a=f * R’y* r (f=coeffìciente di attrito, r<e>taggio del perno) si ricava la coppia di attrito perno-cuscinetto M’a, quindi il momento corretto M’2(Y) che vinca il suddetto attrito, la corrispondente P’2(Y) corretta, la Ρ2(γ) e il Δ Ρ2(γ) che rappresenta la variazione di peso del complesso serbatoio carico-scarico liquido per passare da un valore di Y ad un valore immediatamente piu grande di γ ;+i.

Variando P’2(-85°) , 3⁄4 c Î ́3si itera il processo fino a quando non si verificano contemporaneamente le seguenti condizioni :

la funzione Ρ2(γ) diventa positiva e decrescente,

il baricentro del risultante ha sempre un valore negativo.

Il minimo di P’2(Y) non sia inferiore al peso del serbatoio vuoto.

Fissati i valori P’2(γΠ̧ 3⁄4 e Î ́3che soddisfano alle condizioni precedenti.

Si ripete la procedura anzi detta per β = β2.

Verificando oltre alle condizioni suddette anche che la P’2(-85°) non sia maggiore del peso del serbatoio completamente pieno.

Per ogni variazione di β eseguita manualmente occorre aggiungere o diminuire il peso nel dispositivo di stabilità.

Dimensionamento del sottosistema

Dimensionato l’inseguitore, à ̈ nota la capacità C del serbatoio dì carico-scarico.

Nota la funzione Ρ2(γ), à ̈ noto il volume di regolazione [P2(-85°) - P2(85°)]/g’ per ogni β. Se n à ̈ il numero di inseguitori, il volume di liquido totale nei serbatoi sarà: Vs= n * C.

Il volume di regolazione del sottosistema sarà: n* [P2(-85°) - P2(85°)]/g’

Scelto il volume d’liquido da destinare al lavaggio di ciascun piano di captazione Vi,il volume di liquido totale da destinare al lavaggio sarà: VL= n * Vi. Il totale del volume di liquido in gioco nel sottosistema sarà Vtot= Vs+ VL+ Vt

Scelta la topologia della rete radiale delle condotte, il sistema idraulico sarà dimensionato considerando le condizioni più sfavorevoli che scaturiscono dal ciclo di funzionamento del sottosistema, applicando i normali criteri tecnici e di tornaconto economico che si applicano per i sistemi idraulici.

- Vantaggi dell’invenzione

Al fine di evidenziare i vantaggi che si ottengono dall’utilizzo della presente invenzione si confronta, a parità di energia captata, un sistema attuale di inseguimento monoassiale asservito da un impianto di lavaggio ed il presente sistema.

Nella seguente tabella si riportano le differenze sostanziali tra i due sistemi:

Inseguitore attuale Inseguitore inventato

Il movimento à ̈ generato da un motore 11 movimento à ̈ generato dall<1>energia elettrico, esso deve essere acquistato, potenziale e cinetica di un liquido.

esercito, manutenuto e crea impatto Nessun motore elettrico.

ambientale.

Devono essere realizzati, eserciti, manutenuti Nessun cavidotto e/o apparecchiature e creano impatto ambientale, cavidotti ed elettriche.

apparecchiature elettriche per

P alimentazione elettrica del motore

Devono essere realizzati, eserciti e Ridotta a minimo cavetteria, sensoristica, per manutenuti, cavetteria, sensoristica, per circuiti di comando e controllo.

circuiti di comando e controllo

Devono essere realizzati, eserciti e Devono essere realizzati, eserciti c mantenuti manutenuti le seguenti parti in contatto soltanto perno principale di rotazione e durante il movimento: organi di cuscinetti / j trasmissione, contatti elettrici, perno

principale di rotazione e cuscinetti

Rete idrica per il lavaggio del piano di Stessa rete idrica per il lavaggio del piano di captazione captazione e per l’azionamento dell’inseguitore

Autoconsumo di energia elettrica in fase di Nessun autoconsumo in fase di inseguimento inseguimento

Non deve essere realizzato, esercito e Deve essere realizzato, esercito e manutenuto il sistema di regolazione della manutenuto il sistema di regolazione della fase di scarico del liquido fase di scarico del liquido

E’ opportuno realizzare un serbatoio fisso Deve realizzarsi un serbatoio fisso per la per il lavaggio e la raccolta delle acque di raccolta delle acque di lavaggio e per il lavaggio liquido di azionamento dell’inseguitore E’ opportuno installare una pompa per il Deve essere installata, esercita e manutenuta lavaggio una pompa per l’azionamento dell’ inseguitore e del lavaggio

Bassa affidabilità dovuta all’installazione di Alta affidabilità dovuta all’installazione di numerosi componenti e tecnicamente pochi componenti e tecnicamente semplici sofisticati

Adozione di personale esperto per Adozione di operai comuni l’installazione, l’esercizio e la manutenzione

Dalle precedenti differenze si percepisce come i costi di installazione, di esercizio e di manutenzione sono nettamente più bassi nel caso del sistema inventato.

Si sottolinea inoltre come la differenza dei costi tra un sistema ad inseguimento tradizionale e quello inventato aumenta notevolmente al crescere della potenza degli impianti.

Considerato inoltre che per l’inseguitore inventato:

la struttura fìssa, il regolatore di tilt, il telaio della struttura mobile, possono essere realizzati con i normali profilati di acciaio zincato presenti in commercio, eseguiti in officina in elementi sciolti ed assemblati nel campo, il serbatoio di carico-scarico può essere realizzato con materiale pvc e fissato al telaio con dei collari presenti in commercio, ili espositivo di stabilità può essere realizzato aneti’ esso con serbatoio in pvc e riempito di sabbia, la condotta di lavaggio, il tubo flessibile, gli spruzzi e la raccorderia possono essere reperiti facilmente nel mercato dell’idraulica civile e per l’irrigazione, l’accoppiamento perno cuscinetto può essere realizzato con elementi di basso costo e facile reperimento, tipo boccole di teflon o con un cuscinetto a rulli reggi-spinta ed un cuscinetto a sfere portante; il costo dell’ inseguitore à ̈ di poco superiore a quello di un sistema fisso, e, diventa comunque paragonabile nel caso di grandi impianti di captazione.

Descrizione di almeno un modo di realizzare l’invenzione

Nel disegno 4 e nel disegno 5 sono riportati i calcoli effettuati, rispettivamente per β=0° e per β=60°, per il dimensionamento di un inseguitore recante un modulo fotovoltaico da 220 W. Di tale inseguitore, il sottoscritto richiedente - inventore i realizzato il prototipo che à ̈ visionabile il proprio domicilio.

Claims (7)

1. Rivendicazioni 1) Un inseguitore solare a rotazione giornaliera automatica e rotazione stagionale manuale costituito da: una struttura fissa (dis. 1 - F) a forma di cavalletto fissata alla base ed incernierata superiormente ad un supporto recante un cuscinetto nel quale ruota l’asse (dis. 1 - D) della struttura mobile (dis. 1 - C); da un regolatore di tilt (dis. 1 - H) composto da un cavalletto regolabile in altezza, avente due elementi rigidi collegati alla base con una doppia cerniera e costituenti guide provviste di fori, ove scorrono due elementi tubolari anch’essi provvisti di fori, per il bloccaggio per mezzo di bulloni, il cavalletto à ̈ incernierato superiormente ad un supporto recante un cuscinetto nel quale ruota l’asse (dis. 1 - D); da una struttura mobile (dis. 1 - C) composta da un telaio di fissaggio del modulo di captazione collegato rigidamente al perno di rotazione (dis. 1 - D), ad esso à ̈ fissato rigidamente, un contrappeso o dispositivo di stabilità (dis. 1 - E), posto, rispetto all’asse, dal lato del tramonto, al telaio à ̈ fissato rigidamente un serbatoio di carico scarico (dis.l - I) posto, rispetto all’asse, dal lato dell’alba, collegato da un’estremità ad un tubo flessibile (dis.l - G) e dall’altra, alla condotta di lavaggio (dis. 1 - A), chiusa dall’altra estremità, solidale con il telaio e recante una serie di spruzzi rivolti verso il piano di captazione; caratterizzato dal fatto che l’inclinazione stagionale del modulo di captazione viene realizzata manualmente facendo scorrere gli elementi tubolari del regolatore di tilt o verso l’alto o verso il basso, bloccandoli nella posizione ottimale per quella stagione, la rotazione giornaliera stabile del modulo di captazione viene realizzata, durante la fase di inseguimento cioà ̈ dall’alba al tramonto, attraverso il decremento del peso di un liquido all’interno del serbatoio di carico-scarico (dis.l - I), ottenuto mediante il deflusso dello stesso, per caduta, attraverso il tubo flessibile (dis.l - G), mentre, il ripristino della posizione iniziale di alba del piano di captazione, à ̈ realizzato, tra il tramonto e l’alba del giorno dopo, mediante l’incremento del peso del liquido all’interno del serbatoio di carico-scarico (dis.l - 1) ottenuto mediante l’immissione in pressione di ulteriore liquido attraverso il tubo flessibile (dis.l - G).
2. 2) Un sistema di inseguimento solare automatico costituito: da una pluralità di inseguitori uguali a rotazione giornaliera automatica e rotazione stagionale manuale secondo le rivendicazioni 1 , collegati, per mezzo di una rete ramificata di tubazioni, ad un’unica condotta finale posta ad una quota geodetica più bassa rispetto a quella dei serbatoi di carico-scarico; da un sistema di regolazione idraulico, pilotato da un processore, costituito da una condotta di scarico collegata alla condotta finale e sboccante a pressione atmosferica in un serbatoio fisso, laddove à ̈ realizzata una elettrovalvola d’intercetto (dis. 2 - B) ed una valvola di regolazione (dis. 2 - C), da una condotta di mandata collegata al serbatoio fisso e alla condotta finale, laddove à ̈ realizzata una elettrovalvola d’intercetto (dis. 2 - A) ed una pompa (dis. 2 - P); caratterizzato dal fatto che durante la fase di inseguimento cioà ̈ dall’alba al tramonto, la rotazione esatta dei moduli di captazione, viene realizzata, convertendo l’energia potenziale del liquido compreso tra la valvola di regolazione (dis. 2 - C) ed il pelo libero nei serbatoi di caricoscarico(dis. 2 - Smi), in energia cinetica, ottenuta mediante l’apertura graduale della valvola di regolazione (dis. 2 - C) e lo scarico del liquido nel serbatoio fisso(dis. 2 - Sf), mentre, il ripristino della posizione iniziale di alba dei piani di captazione à ̈ realizzato, tra il tramonto e l’alba, mediante il pompaggio di detto liquido, dal serbatoio fisso (dis.2 - Sf) ai serbatoi di carico-scarico degli inseguitori (dis.2 - Smi).
3. 3) Un sistema di inseguimento solare automatico secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l’azionamento contemporaneo di tutti i moduli di captazione à ̈ eseguito esclusivamente con un unico sistema idraulico.
4. 4) Un sistema di inseguimento solare automatico secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il lavaggio dei moduli di captazione à ̈ eseguito, in qualunque istante, attraverso lo stesso impianto idraulico di azionamento dell’inseguimento solare, mediante il pompaggio del liquido per un tempo tale da consentire il riempimento dei serbatoi di carico-scarico (dis.l - I) ed il successivo passaggio dello stesso attraverso la condotta di lavaggio (dis.l - A).
5. 5) Un sistema di inseguimento solare automatico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il raffreddamento dei moduli à ̈ realizzato in qualunque istante, attraverso lo stesso impianto idraulico di azionamento dell’inseguimento solare.
6. 6) Un sistema di inseguimento solare automatico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che in qualunque istante il modulo di captazione può essere ruotato di qualsivoglia rotazione.
7. 7) Un sistema di inseguimento solare automatico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che lo scollegamento o il collegamento di parte degli inseguitori solari a rotazione giornaliera automatica e rotazione stagionale secondo la rivendicazione 1, non compromettono il funzionamento del resto del sistema.