ITMI20071335A1

ITMI20071335A1 - Sistema fotovoltaico a efficienza migliorata e metodo di incremento della produzione di energia elettrica di almeno un modulo solare termo-fotovoltaico.

Info

Publication number: ITMI20071335A1
Application number: IT001335A
Authority: IT
Inventors: Federico Pirovano; Paolo Serlenga
Original assignee: Federico Pirovano; Paolo Serlenga
Priority date: 2007-07-05
Filing date: 2007-07-05
Publication date: 2009-01-06
Also published as: EP2012366A3; EP2012366A2

Description

Titolo: " Sistema fotovoltaico a efficienza migliorata e metodo di incremento della produzione di energia elettrica di almeno un modulo solare termofotovoltaico

RIASSUNTO

Sistema fotovoltaico (10) comprendente una pluralità di moduli solari termo-fotovoltaici (20), il sistema fotovoltaico (10) comprende mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42), liquidi e/o solidi, in grado di raffreddare la pluralità di moduli solari termo-fotovoltaici (20) e inoltre capaci di trasferire direttamente il calore assorbito ad un ambiente esterno (91) e/o ad un terreno (92) mediante un processo spontaneo di trasferimento del calore.

Metodo di incremento della produzione di energia elettrica di almeno un modulo solare termo-fotovoltaico (20) comprendente le seguenti fasi: a) raffreddare mediante scambio termico con mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) liquidi e/o solidi,

b) trasferire direttamente il calore assorbito ad un ambiente esterno (91) e/o ad un terreno (92) mediante un processo spontaneo di trasferimento del calore.

Uso di ima sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento (42) per raffreddare almeno un modulo solare termo-fotovoltaico (20).

Uso di mezzi di raffreddamento geotermici (41), in particolare comprendenti un terreno e/o una falda acquifera, per raffreddare almeno un modulo solare termo-fotovoltaico (20).

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale

La presente invenzione si riferisce ad un sistema fotovoltaico a efficienza migliorata e ad un metodo di incremento della produzione di energia elettrica di almeno un modulo solare termo-fotovoltaico.

I sistemi fotovoltaici comunemente comprendono una pluralità di moduli fotovoltaici collegati tra loro.

Ciascun modulo fotovoltaico comprende una pluralità di celle fotovoltaiche aventi una temperatura nominale operativa di funzionamento, nota anche con il termine inglese NOTC (Nominai Operating Celi Temperature).

Tipicamente i moduli fotovoltaici aventi celle fotovoltaiche in silicio monocristallino, policristallino o ottenute con tecnologia CIS o CIGS presentano una temperatura nominale operativa di funzionamento delle celle fotovoltaiche variabile tra 46-49 °C.

La temperatura nominale operativa di funzionamento delle celle fotovoltaiche è misurata in condizioni di illuminazione di 800W/m<2>, spettro AM 1 ,5 , velocità del vento di Im/s, e con una temperatura ambiente di 20°C.

Conseguentemente la temperatura delle celle fotovoltaiche è quasi sempre superiore alla temperatura nominale operativa di funzionamento, inoltre in estate la temperatura delle celle fotovoltaiche raggiungere anche 75-80 °C, con conseguente penalizzazione dell’ efficienza di conversione elettrica, la quale è noto che diminuisce all' aumentare della temperatura delle celle fotovoltaiche.

Conseguentemente è chiaro che se a 20 °C e con 800 W/m<2>incidenti di radiazione luminosa le celle fotovoltaiche raggiungono normalmente circa 47-49 °C, in estate con 30°C di temperatura ambiente e con un irraggiamento di almeno 1000 W/m<2>le celle fotovoltaiche raggiungono tipicamente temperature di 70-75 °C, determinando elevate perdite di efficienza di conversione elettrica che possono arrivare anche al 30 %.

Esistono inoltre i moduli termo-fotovoltaici, i quali comprendono una pluralità di celle fotovoltaiche e almeno uno scambiatore di calore in grado di convertire una parte dell’energia solare incidente in calore sotto forma di acqua calda.

Tipicamente la capacità di assorbimento del calore di detto almeno uno scambiatore di calore è elevata, e conseguentemente la temperatura che raggiunge è di almeno 50 °C e può arrivare fino a 90°C.

Questo succede anche facendo circolare l’acqua e accumulandone parzialmente il calore in un accumulatore isolato termicamente.

Detto accumulatore è in grado di accumulare parte della energia termica per uso sanitario e/o per il riscaldamento, ed è in grado di mantenere il calore accumulato per lungo tempo anche per più di 24 ore.

Conseguentemente durante le ore di massimo irraggiamento, ed in particolare in estate, la temperatura di detto almeno uno scambiatore di calore è superiore alla temperatura della pluralità di celle fotovoltaiche, per cui detto almeno uno scambiatore di calore determina tipicamente un riscaldamento delle celle fotovoltaiche invece che un raffreddamento delle stesse.

Conseguentemente i moduli solari termo-fotovoltaici sono in grado di produrre energia elettrica e energia termica, ma l’energia elettrica che sono in grado di produrre è inferiore a quella generata da moduli solamente fotovoltaici senza scambiatore di calore.

Conseguentemente si riduce la produzione di energia elettrica invece che aumentarla.

Infatti un modulo termo-fotovoltaico presenta tipicamente una efficienza di conversione elettrica inferiore ad un modulo solamente fotovoltaico con la stessa potenza Wp ed inoltre anche una efficienza termica inferiore a quella di un modulo solamente termico con la stessa potenza termica.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema fotovoltaico a efficienza migliorata ed un metodo di incremento della produzione di energia elettrica di almeno un modulo solare termo-fotovoltaico che consentano di evitare le perdite di efficienza di conversione dovute all’ aumento della temperatura di ciascuna celia fotovoltaica in particolare privilegiando la conversione della energia solare in energia elettrica.

Altro scopo è quello di realizzare un sistema fotovoltaico a efficienza migliorata ed un metodo che permettano un incremento della produzione di energia elettrica di almeno un modulo solare termo-fotovoltaico a parità di condizioni di irraggiamento senza dover consumare energia per il raffreddamento delle celle fotovoltaiche.

Ancora un altro scopo è quello di poter avere un sistema fotovoltaico e un metodo di incremento della produzione di energia elettrica di almeno un modulo solare termo-fotovoltaico che consentano di aumentare la produzione di energia elettrica a parità di condizioni di irraggiamento senza consumare energia per il raffreddamento.

Ulteriore scopo è quello di poter avere una unità abitativa che possa utilizzare principalmente energia ottenuta da fonti rinnovabili riducendo al minimo le emissioni inquinanti.

Questi scopi secondo la presente invenzione vengono raggiunti realizzando un sistema fotovoltaico a efficienza migliorata ed un metodo di incremento della produzione di energia elettrica di almeno un modulo solare termo-ibtovoltaico come esposto nelle rivendicazioni 1 e 16.

Ulteriori caratteristiche deirinvenzione sono evidenziate dalle rivendicazioni successive.

Le caratteristiche ed i vantaggi di un sistema fotovoltaico a efficienza migliorata ed un metodo di incremento della produzione di energia elettrica di almeno un modulo solare termo-fotovoltaico secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali:

la figura 1 è una vista schematica parzialmente sezionata in alzata laterale di un sistema fotovoltaico ad efficienza migliorata secondo una forma preferita di realizzazione della presente invenzione;

la figura 2 è una vista schematica parzialmente in alzata laterale di un sistema fotovoltaico ad efficienza migliorata secondo una ulteriore forma preferita di realizzazione;

la figura 3 è una vista schematica in alzata laterale di un sistema fotovoltaico ad efficienza migliorata secondo una ulteriore forma preferita di realizzazione;

la figura 4 è una vista schematica in alzata laterale di un sistema fotovoltaico ad efficienza migliorata secondo una ulteriore forma preferita di realizzazione;

la figura 5 è una vista schematica in alzata laterale di un sistema fotovoltaico ad efficienza migliorata secondo una ulteriore forma preferita di realizzazione.

Con riferimento alle figure, viene mostrato un sistema fotovoltaico 10 a efficienza migliorata comprendente una pluralità di moduli solari termofotovoltaici 20, preferibilmente collegati tra loro dal punto di vista idraulico in parallelo in modo da avere la stessa temperatura di ingresso e la stessa temperatura di uscita.

Ciascun modulo solare termo-fotovoltaico 20 comprende una pluralità di celle fotovoltaiche 23 aventi una temperatura nominale operativa di funzionamento, nota anche con il termine inglese NOTC (Nominai Operating Celi Temperature), ed inoltre almeno uno scambiatore di calore 30 preferibilmente interno e in particolare posto sotto la pluralità di celle fotovoltaiche 23.

Per modulo solare termo-fotovoltaico 20 si intende un modulo solare in grado di generare corrente elettrica e energia termica.

Secondo una forma preferita di realizzazione detto almeno uno scambiatore di calore 30 è uno scambiatore di calore in alluminio, in particolare ottenuto con tecnologia Roll-Bond, il quale è preferibilmente posto al di sotto di detta pluralità di celle fotovoltaiche 23 ed è in grado di scambiare calore con le stesse.

Secondo la presente invenzione detto sistema fotovoltaico 10 comprende mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42), liquidi e/o solidi.

associati a detta pluralità di moduli solari termo-fotovoltaici 20 in modo da raffreddare ciascuna pluralità di celle fotovoltaiche 23 mediante scambio termico.

Inoltre detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42), liquidi e/o solidi, essendo capaci di trasferire direttamente il calore assorbito da ciascuna pluralità di celle fotovoltaiche 23 ad un ambiente esterno 91 e/o ad un terreno 92 mediante un processo spontaneo di trasferimento del calore.

Con il termine processo spontaneo si intende che i mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) sono in grado di trasferire direttamente il calore assorbito da ciascuna pluralità di celle fotovoltaiche 23 all’ambiente esterno 91 (aria) e/o al terreno 92 per convezione naturale e/o per conduzione termica in maniera naturale, ossia mediante un trasferimento spontaneo di calore da un corpo più caldo a uno più freddo.

Preferibilmente detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) sono capaci di assorbire almeno 1 KW termico, preferibilmente almeno 3 KW termici, per ogni KWp di potenza elettrica di detto sistema fotovoltaico 10.

Preferibilmente detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) presentano una elevata capacità termica ed inoltre in particolare una elevata superficie di scambio termico direttamente a contatto con l’ambiente esterno 91 e/o con il terreno 92.

Questo per favorire c rendere più veloce il trasferimento spontaneo del calore all’ambiente esterno 91 e/o al terreno 92 in modo tale da ripristinare e quindi rinnovare la capacità di raffreddamento di detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42).

Secondo la presente invenzione detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) non comprendono mezzi di raffreddamento mediante convenzione naturale o forzata di aria o fluidi allo stato gassoso posti a contatto termico con ciascuna pluralità di celle fotovoltaiche.

Questo perché un raffreddamento mediante fluidi allo stato gassoso per mezzo di ima convezione forzata comporta un consumo energetico molto più elevato del! incremento di produzione elettrica che si otterrebbe dalla pluralità di moduli solari.

Conseguentemente questo comporterebbe una diminuzione della produzione elettrica complessiva di detto sistema fotovoltaico 10 rispetto ad un sistema fotovoltaico non raffreddato.

Mentre nel caso di una convenzione naturale di un fluido allo stato gassoso su ciascuna pluralità dì celle fotovoltaiche non è ottenibile un sensibile incremento della produzione di energia elettrica.

Secondo la presente invenzione preferibilmente detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) sono capaci di raffreddare ciascuna pluralità di celle fotovoltaiche 23 in modo da portare le stesse ad una temperatura media inferiore a detta temperatura nominale operativa di funzionamento NOTC, la quale tipicamente misurata in condizioni standard a seconda del tipo di celle fotovoltaiche è variabile tra 46-49 °C.

In questo modo è possibile incrementare notevolmente, in particolare in estate, la produzione elettrica della pluralità di moduli solari termo- fotovoltaici 20.

Questo, a parità di potenza installata e di condizioni di irraggiamento. Vantaggiosamente in questo modo è possibile avere un bilancio energetico positivo determinato da un incremento effettivo della produzione elettrica di detta pluralità di moduli solari termo-fotovoltaici 20 rispetto ad un sistema avente una pluralità di moduli termo-fotovoltaici non raffreddati.

Questo in quanto non si hanno consumi per il raffreddamento tali da ridurre complessivamente l’incremento di energia elettrica prodotta raffreddando la pluralità di celle fotovoltaiche poiché anche nei sistemi solari termici a circuito chiuso e con liquido a circola/ione forzata è comunemente presente una pompa per far fluire il liquido.

Preferibilmente detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) presentano una temperatura media inferiore a 25 °C, in particolare una temperatura media inferiore a 23 °C ed ancor più in particolare inferiore a 15°C.

Vantaggiosamente in questo modo si ha una maggiore capacità di raffreddamento.

Secondo una forma preferita di realizzazione detto sistema fotovoltaico 10 comprende un circuito chiuso di raffreddamento 50 contenente un fluido di raffreddamento e almeno uno scambiatore di calore 52 immerso entro detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42), detto circuito chiuso di raffreddamento 50 è inoltre collegato a detta pluralità di moduli solari termofotovoltaici 20.

Questo ha il vantaggio che il circuito di raffreddamento 50 essendo chiuso permette una maggiore durata del sistema fotovoltaico 10 in quanto si evitano problemi di formazioni di calcare e problemi di corrosione e di usura all’interno delle tubazioni.

In particolare detto circuito chiuso di raffreddamento è collegato ad almeno uno scambiatore di calore 30 di cui ciascun modulo solare termofotovoltaico 20 è dotato.

Secondo una forma preferita di realizzazione detto almeno uno scambiatore di calore 52 è capace di trasferire a detti mezzi rinnovabili di raffreddamento almeno 1 KW termico, preferibilmente almeno 3 KW termici, per ogni KWp di potenza elettrica di detto sistema fotovoltaico 10.

In accordo ad una forma preferita di realizzazione detto fluido di raffreddamento è un liquido, preferibilmente una miscela di acqua e antigelo in particolare comprendente un glicole etilenico.

Secondo una forma preferita di realizzazione detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) comprendono mezzi di raffreddamento geotermici 41, ed inoltre preferibilmente detto almeno uno scambiatore di calore 52 di detto circuito chiuso di raffreddamento 50 è almeno una sonda geotermica 45 in particolare di tipo verticale.

Preferibilmente detti mezzi di raffreddamento geotermici 41 comprendono un terreno e/o una falda acquifera.

Detta almeno una sonda geotermica 45 è in particolare uno scambiatore di calore avente almeno un condotto sagomato a “U” e rivestito da un involucro termicamente conduttivo, il quale è immerso in detti mezzi di raffreddamento geotermici 41.

Secondo un’altra forma preferita di realizzazione detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) comprendono una sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42.

Preferibilmente detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 è scelta tra un mare, un lago, un fiume, un bacino idrico, una piscina, un pozzo di acqua, una vasca di acqua in particolare una vasca di raccolta o di stoccaggio di acqua, detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 avente in particolare almeno 2000 litri di acqua per ciascun KWp di potenza elettrica installata, ed ancor più in particolare almeno 10000 litri per ciascun KWp di potenza elettrica installata di moduli solari termo-fotovoltaici 20.

Secondo una forma preferita di realizzazione detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 è un mare.

Secondo un’altra forma preferita di realizzazione detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 è un lago.

Secondo un’altra forma preferita di realizzazione detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 è un fiume.

Secondo un’altra forma preferita di realizzazione detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 è un bacino idrico.

Secondo un’ altra forma preferita di realizzazione detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 è una piscina.

Secondo un’altra forma preferita di realizzazione detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 è una vasca di acqua in particolare una vasca di raccolta di acqua preferibilmente piovana o una vasca di stoccaggio di acqua.

Detta piscina e detta vasca di acqua secondo una forma preferita di realizzazione sono dotate di una copertura, non mostrata, atta ad evitare il riscaldamento per irraggiamento dell’acqua contenuta nelle stesse.

Secondo una forma preferita di realizzazione detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 comprende almeno un diffusore di acqua, non mostrato nelle figure, per aumentare lo scambio termico di detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 con detto ambiente 91 (aria).

In particolare detto almeno un diffusore di acqua è scelto tra una doccia, una doccetta, una fontana, o almeno un ugello di erogazione acqua, detto almeno un diffusore preleva acqua da detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 e la fa ricadere entro la stessa, facendole scambiare calore durante la caduta con detto ambiente 91 (aria).

Questo per aumentare in casi particolari la velocità di trasferimento del calore a detto ambiente 91.

Secondo qualsiasi forma di realizzazione della presente invenzione detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) e detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 non comprendono mezzi di raffreddamento ad assorbimento, quali ad esempio macchine frigorifere funzionanti con sali di bromuro di litio, in quanto il liquido di raffreddamento non è in grado di trasferire direttamente il calore assorbito a detto ambiente esterno 91 (aria) e/o a detto terreno 92.

Infatti nelle macchine frigorifere ad assorbimento funzionanti con sali di bromuro di litio, il liquido di raffreddamento cede il calore assorbito ad una soluzione acquosa contenente detti sali di bromuro di litio e quindi non cede direttamente il calore assorbito a detto ambiente esterno 91 (aria) e/o a detto terreno 92.

Inoltre anche in questo caso il consumo energetico sarebbe elevato e quindi non garantirebbe un incremento della energia elettrica complessiva rispetto ad un sistema non raffreddato.

Infatti dette macchine frigorifere ad assorbimento necessitano di tre circuiti con elevate velocità di flusso, e quindi necessitano anche di pompe in grado di fornire elevate velocità di flusso, con conseguente elevato consumo di energia elettrica o di gas per il funzionamento delle stesse.

Inoltre dette macchine frigorifere ad assorbimento necessitano anche di un sistema di raffreddamento per il loro funzionamento.

In accordo ad una forma preferita di realizzazione detto sistema fotovoltaico 10 comprende almeno un accumulatore termico, preferibilmente un serbatoio isolato termicamente 14, in modo tale da accumulare parte del calore assorbito da detto fluido di raffreddamento per ottenere acqua calda per uso sanitario e/o per il riscaldamento di una almeno una unità abitativa 80.

Così si ottiene più energia elettrica e allo stesso tempo energia termica che in parte viene accumulata e in parte viene ceduta a detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42).

Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione detto sistema fotovoltaico 10 comprende mezzi di regolazione del flusso per detto fluido di raffreddamento e in particolare ima pluralità di sensori di temperatura, non mostrati nelle figure.

Preferibilmente detto sistema fotovoltaico 10 comprende almeno una pompa 55 per far fluire detto fluido di raffreddamento.

L’energia consumata da detta almeno una pompa 55 è comunque inferiore all’ incremento di energia elettrica generata dalla pluralità di moduli solari termo-fotovoltaici 20 quando le loro celle fotovoltaiche 23 vengono fatte funzionare ad una temperatura preferibilmente inferiore alla temperatura nominale operativa di funzionamento delle celle fotovoltaiche 23 stesse.

Inoltre il calore ottenuto da detta pluralità di moduli solari termofotovoltaici 20 è ottenuto almeno in parte dal raffreddamento di ciascuna pluralità di celle fotovoltaiche 23 di ciascun modulo solare termo-fotovoltaico 20.

Questo determina complessivamente un aumento della produzione di energia elettrica e allo stesso tempo determina una produzione ulteriore di energia termica, la quale viene cogenerata durante il raffreddamento di detta la pluralità di moduli solari termo-fotovoltaico 20.

Questa energia termica infatti prima di essere trasferita a detti mezzi rinnovabili di raffreddamento può essere in parte accumulata in detto almeno mi accumulatore termico, quale ad esempio un boiler, in modo tale da poter riscaldare acqua in particolare per uso sanitario e/o per il riscaldamento di una casa.

Preferibilmente detto sistema fotovoltaico 10 comprende un condotto e almeno due valvole collegate alle estremità dello stesso, in particolari almeno due valvole deviatrici, detto condotto essendo inoltre collegato a detto circuito chiuso di raffreddamento 50 in parallelo a detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 in modo da poter eventualmente escludere durante i mesi invernali il collegamento di detto sistema fotovoltaico 10 a detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42.

In accordo ad un ulteriore aspetto della presente invenzione viene fornita una unità abitativa 80, quale ad esempio ima costruzione abitativa o commerciale o artigianale, comprendente un sistema fotovoltaico 10 secondo una qualsiasi forma di realizzazione precedentemente descritta.

Detta unità abitativa 80 è preferibilmente una casa, o un condominio, o un appartamento, o una costruzione ad uso industriale, commerciale o artigianale.

In accordo ad una forma preferita di realizzazione detta unità abitativa 80 comprende una pompa di calore 70 collegata ad un circuito chiuso di raffreddamento 50 ed inoltre preferibilmente associata ad un secondo circuito chiuso di raffreddamento/ri scaldamento 75 in particolare collegato ad almeno mi accumulatore termico.

In particolare detta unità abitativa 80 comprende inoltre almeno un dispositivo di raffreddamento, non mostrato nelle figure, collegato a detto circuito chiuso di raffreddamento 50.

In accordo ad un altro aspetto della presente invenzione viene fornita una imbarcazione 81, quale in particolare uno yacht o una nave o una barca o un traghetto, comprendente un sistema fotovoltaico 10 secondo una qualsiasi delle forme preferite di realizzazione precedentemente descritte.

In accordo ad un altro aspetto della presente invenzione viene fornita una piattaforma per l’estrazione di idrocarburi comprendente un sistema fotovoltaico 10 secondo una qualsiasi delle forme preferite di realizzazione precedentemente descritte.

Vantaggiosamente questo rende possibile ottenere maggiore energia elettrica in particolare in condizioni di elevata illuminazione, quale ad esempio nel caso di installazioni in zone equatoriali.

Secondo un altro aspetto della presente invenzione viene fornito un metodo di incremento della produzione di energia elettrica a parità di condizioni di irraggiamento di almeno un modulo solare termo-fotovoltaico 20 comprendente una pluralità di celle fotovoltaiche 23 aventi una temperatura nominale operativa di funzionamento e uno scambiatore di calore 30 preferibilmente interno il quale è in grado di scambiare calore con le stesse.

Il metodo comprende le seguenti fasi:

a) raffreddare detta pluralità di celle fotovoltaiche 23 di detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico 20 mediante scambio termico con mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) liquidi e/o solidi,

b) trasferire direttamente il calore assorbito da detta pluralità di celle fotovoltaiche 23 ad un ambiente esterno 91 e/o ad un terreno 92 mediante un processo spontaneo di trasferimento del calore.

Preferibilmente detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) presentano una elevata capacità termica ed inoltre in particolare una elevata superficie dì scambio termico direttamente a contatto con Pambiente esterno 91 e/o con il terreno 92.

Questo per favorire e rendere più veloce il trasferimento spontaneo del calore all’ambiente esterno 91 e/o al terreno 92 in modo tale da ripristinare e quindi rinnovare la capacità di raffreddamento di detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42).

Secondo una forma preferita di realizzazione detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) sono capaci di assorbire e di cedere all’ ambiente almeno 1 KW termico, ed in particolare almeno 3 KW termici, per ciascun KWp di potenza elettrica di detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico 20.

Preferibilmente detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico 20 è una pluralità di moduli solari tenno-fotovoltaici 20 in particolare collegati in parallelo dal punto di vista idraulico, in modo da avere la stessa temperatura in ingresso e la stessa temperatura in uscita.

Preferibilmente detta fase a) prevede di raffreddare detta pluralità di celle fotovoltaiche 23 di detto almeno un modulo solare tenno-fotovoltaico 20 ad una temperatura inferiore a detta temperatura nominale operativa di funzionamento, in particolare inferiore di almeno 15 °C, mediante scambio termico con detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42).

Vantaggiosamente in questo modo è possibile avere una maggiore produzione di energia elettrica ed una maggiore vita utile di detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico 20.

Preferibilmente detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) sono capaci di assorbire almeno 1 KW termico, in particolare almeno 3 KW termici, per ciascun KWp di potenza elettrica di detto almeno un modulo solare termofotovoltaico 20.

Secondo una forma preferita di realizzazione detta fase a) comprende le seguenti fasi:

c) raffreddare un fluido di raffreddamento, in particolare ad una temperatura inferiore a detta temperatura nominale operativa di detta pluralità di celle fotovoltaiche 23, mediante scambio termico con detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42),

d) raffreddare detta pluralità di celle fotovoltaiche 23 di detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico 20 mediante detto fluido di raffreddamento preferibilmente ad una temperatura inferiore a detta temperatura nominale operativa di funzionamento.

In accordo ad una forma preferita di realizzazione detto fluido di raffreddamento è un liquido, preferibilmente una miscela di acqua e un antigelo in particolare comprendente mi glicole etilenico.

Vantaggiosamente in questo modo è possibile incrementare ulteriormente la vita utile di detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico 20 in quanto si evitano problemi di calcificazioni ed inoltre problemi di corrosione internamente allo stesso.

Inoltre vantaggiosamente in questo modo non avendo scambio di materia con detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42), il metodo è compatibile con qualsiasi ambiente.

Preferibilmente detto metodo prevede di ripetere le fasi a) e b) in particolare al fine di mantenere detta pluralità di celle fotovoltaiche 23 di detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico 20 ad una temperatura inferiore a detta temperatura nominale operativa di dette celle fotovoltaiche 23.

Preferibilmente detto metodo prevede di ripetere le fasi a) e b) per almeno 3 ore in particolare per almeno 6 ore.

Preferibilmente detto metodo prevede tra la fase a) e la fase b) una fase di e) trasferire una parte del calore assorbito da detta pluralità di celle fotovoltaiche 23 di detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico 20 ad un accumulatore termico, quale in particolare un serbatoio isolato termicamente 14.

In accordo ad una forma preferita di realizzazione detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42), liquidi e/o solidi, comprendono mezzi di raffreddamento geotermici 41, quali in particolare un terreno e/o una falda acquifera, in particolare non potabile.

Preferibilmente detto metodo comprende detta fase c) comprende una fase di k) raffreddare detto fluido di raffreddamento mediante scambio termico con almeno una sonda geotermica 45 preferibilmente verticale.

In accordo ad una forma preferita di realizzazione detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42), liquidi e/o solidi, comprendono una sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 preferibilmente scelta tra un mare, un lago, un fiume, un bacino idrico, una piscina, un pozzo di acqua, una vasca di acqua in particolare una vasca di raccolta o di stoccaggio di acqua, detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 avente in particolare almeno 2000 litri di acqua per ciascun KWp di potenza elettrica installata, ed ancor più in particolare almeno 10000 litri per ciascun KWp di potenza elettrica installata di moduli solari termo-fotovoltaici 20.

Un ulteriore altro aspetto della presente invenzione concerne ad un uso di mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42), liquidi e/o solidi, per raffreddare almeno un modulo solare termo-fotovoltaico 20, detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) , liquidi e/o solidi, essendo capaci di trasferire direttamente il calore assorbito da ciascuna pluralità di celle fotovoltaiche 23 ad un ambiente esterno 91 e/o ad un terreno 92 mediante un processo spontaneo di trasferimento del calore, inoltre preferibilmente detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) essendo dotati di una elevata capacità termica ed inoltre in particolare una elevata superficie di scambio termico direttamente a contatto con l’ambiente esterno 91 e/o con il terreno 92.

Un ulteriore altro aspetto della presente invenzione concerne ad un uso di una sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 per raffreddare almeno un modulo solare termo-fotovoltaico 20 comprendente una pluralità di celle fotovoltaiche 23 e almeno uno scambiatore di calore 30 preferibilmente interno ed in particolare di tipo roll-bond.

Preferibilmente detta una sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 è scelta tra un mare, un lago, un fiume, un bacino idrico, una piscina, un pozzo di acqua, una vasca di acqua in particolare una vasca di raccolta o di stoccaggio di acqua, detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento 42 avente in particolare almeno 2000 litri di acqua per ciascun KWp di potenza elettrica installata, ed ancor più in particolare almeno 10000 litri per ciascun KWp di potenza elettrica installata di detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico 20.

Un ulteriore altro aspetto della presente invenzione concerne ad un uso di mezzi di raffreddamento geotermici 41, in particolare comprendenti un terreno e/o una falda acquifera, per raffreddare almeno un modulo solare termofotovoltaico 20 comprendente una pluralità di celle fotovoltaiche 23 e almeno uno scambiatore di calore 30 preferibilmente interno ed in particolare di tipo roll-bond.

Preferibilmente detti mezzi di raffreddamento geotermici 41 sono capaci di assorbire almeno 1 KW termico, in particolare almeno 3 KW termici, per ciascun KWp di potenza elettrica di detto almeno un modulo solare termofotovoltaico 20.

In particolare detto uso di mezzi di raffreddamento geotermici comprende un uso di almeno una sonda geotermica 45 preferibilmente verticale per raffreddare detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico 20.

Preferibilmente detta almeno una sonda geotermica 45 è capace di trasferire a detti mezzi di raffreddamento geotermici 41 almeno 1 KW termico, preferibilmente almeno 3 KW termici, per ogni KWp di potenza elettrica di detto almeno un modulo solare tenno-fotovoltaico 20.

In questo modo è possibile ottenere un notevole incremento della produzione di energia elettrica netta complessiva in quanto essendo detti mezzi di raffreddamento geotennici 41 ad una temperatura preferibilmente di circa 13 °C consentono durante tutto Fanno di raffreddare detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico 20 ad una temperatura inferiore a detta temperatura nominale operativa delle celle fotovoltaiche 23.

Vantaggiosamente in questo modo il sistema e il metodo secondo la presente invenzione garantiscono una elevata compatibilità con l’ambiente, permettendo inoltre di aumentare la produzione di energia elettrica e di cogenerare calore riducendo i costi complessivi.

In altri termini il sistema e il metodo secondo la presente invenzioni sono ecologicamente sostenibili.

Inoltre rendono possibile una elevata riduzione dei consumi di in particolare di unità abitative, di imbarcazioni e di piattaforme petrolifere.

Si è così visto che un sistema fotovoltaico a efficienza migliorata ed un metodo di incremento della produzione di energia elettrica di almeno un modulo solare termo-fotovoltaico secondo la presente invenzione realizza gli scopi in precedenza evidenziati.

Il sistema fotovoltaico a efficienza migliorata ed il metodo di incremento della produzione di energia elettrica di almeno un modulo solare termo-fotovoltaico della presente invenzione così concepiti sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel medesimo concetto inventivo.

Inoltre, in pratica i materiali utilizzati, nonché le loro dimensioni ed i componenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema fotovoltaico (10) comprendente una pluralità di moduli solari termo-fotovoltaici (20), ciascun modulo solare termo-fotovoltaico 20 comprende una pluralità di celle fotovoltaiche (23) aventi una temperatura nominale operativa di funzionamento ed inoltre almeno uno scambiatore di calore (30), detto sistema fotovoltaico (10) caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42), liquidi e/o solidi, associati a detta pluralità di moduli solari termo-fotovoltaici (20) in modo da raffreddare ciasctma pluralità di celle fotovoltaiche (23) mediante scambio termico, e dal fatto che detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42), liquidi e/o solidi, essendo capaci di trasferire direttamente il calore assorbito da ciascuna pluralità di celle fotovoltaiche (23) ad un ambiente esterno (91) e/o ad un terreno (92) mediante mi processo spontaneo di trasferimento del calore.
2. Sistema fotovoltaico (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) presentano una temperatura media inferiore a 25 °C, in particolare una temperatura media inferiore a 23 °C ed ancor più in particolare inferiore a 15°C.
3. Sistema fotovoltaico (10) secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto di comprendere un circuito chiuso di raffreddamento (50) contenente un fluido di raffreddamento e almeno uno scambiatore di calore (52) immerso entro detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42), detto circuito chiuso di raffreddamento (50) essendo inoltre collegato a detto almeno uno scambiatore di calore (30) di ciascun modulo solare termo-fotovoltaico (20).
4. Sistema fotovoltaico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) comprendono mezzi di raffreddamento geotermici (41).
5. Sistema fotovoltaico (10) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di raffreddamento geotermici (41) comprendono una falda acquifera e/o un terreno.
6. Sistema fotovoltaico (10) secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detto almeno uno scambiatore di calore (52) di detto circuito chiuso di raffreddamento (50) è almeno una sonda geotermica (45) in particolare di tipo verticale.
7. Sistema fotovoltaico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) comprendono una sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento (42).
8. Sistema fotovoltaico (10) secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento (42) è scelta tra un mare, un lago, un fiume, un bacino idrico, una piscina, un pozzo di acqua, una vasca di acqua in particolare una vasca di raccolta o di stoccaggio di acqua, detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento (42) avente in particolare almeno 2000 litri di acqua per ciascun KWp di potenza elettrica installata, ed ancor più in particolare almeno 10000 litri per ciascun KWp di potenza elettrica installata di moduli solari termo-fotovoltaici (20).
9. Sistema fotovoltaico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un accumulatore termico, preferibilmente un serbatoio isolato termicamente (14).
10. Sistema fotovoltaico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una pompa (55) e preferibilmente mezzi di regolazione del flusso.
11. Sistema fotovoltaico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, caratterizzato dal fatto di comprendere un condotto e almeno due valvole collegate alle estremità dello stesso, in particolari almeno due valvole deviatrici, detto condotto essendo collegato a detto circuito chiuso di raffreddamento (50) in parallelo a detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento (42) in modo da poter escludere durante i mesi invernali il collegamento di detto sistema fotovoltaico (10) alla stessa.
12. Unità abitativa (80), quale ad esempio una costruzione abitativa o commerciale, comprendente un sistema fotovoltaico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a ll.
13. Unità abitativa (80) caratterizzata dal fatto di comprendere una pompa di calore (70) collegata ad un circuito chiuso di raffreddamento (50) ed inoltre preferibilmente associata ad un circuito chiuso di raffreddamento/ri scaldamento (75) in particolare collegato ad almeno un accumulatore termico.
14. Imbarcazione (81), quale in particolare uno yacht o una nave o ima barca o un traghetto, comprendente un sistema fotovoltaico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 13.
15. Piattaforma per l estrazione di idrocarburi comprendente un sistema fotovoltaico (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 13.
16. Metodo di incremento della produzione di energia elettrica a parità di condizioni di irraggiamento di almeno un modulo solare termo-fotovoltaico (20) comprendente una pluralità di celle fotovoltaiche (23) aventi ima temperatura nominale operativa di funzionamento e uno scambiatore di calore (30), detto metodo caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: a) raffreddare detta pluralità di celle fotovoltaiche (23) di detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico (20) mediante scambio termico con mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) liquidi e/o solidi, b) trasferire direttamente il calore assorbito da detta pluralità di celle fotovoltaiche (23) ad un ambiente esterno (91) e/o ad un terreno (92) mediante un processo spontaneo di trasferimento del calore.
17. Metodo secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che detta fase a) prevede di raffreddare detta pluralità di celle fotovoltaiche (23) di detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico (20) ad una temperatura inferiore a detta temperatura nominale operativa di funzionamento mediante scambio termico con detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42).
18. Metodo secondo la rivendicazione 16 o 17, caratterizzato dal fatto che detta fase a) comprende le seguenti fasi: c) raffreddare un fluido di raffreddamento, in particolare ad una temperatura inferiore a detta temperatura nominale operativa di detta pluralità di celle fotovoltaiche (23), mediante scambio termico con detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42), d) raffreddare detta pluralità di celle fotovoltaiche (23) di detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico (20) mediante detto fluido di raffreddamento preferibilmente ad una temperatura inferiore a detta temperatura nominale operativa di funzionamento.
19. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 18, caratterizzato dal fatto che detto metodo prevede di ripetere le fasi a) e b) in particolare al fine di mantenere detta pluralità di celle fotovoltaiche (23) di detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico (20) ad una temperatura inferiore a detta temperatura nominale operativa di detta pluralità di celle fotovoltaiche (23).
20. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 19, caratterizzato dal fatto che detto metodo prevede di ripetere le fasi a) e b) per almeno 3 ore in particolare per almeno 6 ore.
21. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 20, caratterizzato dal fatto che detto metodo prevede tra la fase a) e la fase b) una fase di e) trasferire una parte del calore assorbito da detta pluralità di celle fotovoltaiche (23) di detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico (20) ad un accumulatore termico (14).
22. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 21, caratterizzato dal fatto che detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42), liquidi e/o solidi, comprendono mezzi di raffreddamento geotermici (41), quali in particolare un terreno e/o una falda acquifera.
23. Metodo secondo la rivendicazione 22, caratterizzato dal fatto che detta fase c) comprende una fase k) di raffreddare detto fluido di raffreddamento mediante scambio termico con almeno una sonda geotermica (45) preferibilmente verticale.
24. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 21, caratterizzato dal fatto che detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42), liquidi e/o solidi, comprendono una sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento (42) preferibilmente scelta tra un mare, un lago, un fiume, un bacino idrico, una piscina, un pozzo di acqua, una vasca di acqua in particolare una vasca di raccolta o di stoccaggio di acqua, detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento (42) avente in particolare almeno 2000 litri di acqua per ciascun KWp di potenza elettrica installata, ed ancor più in particolare almeno 10000 litri per ciascun KWp di potenza elettrica installata di moduli solari termo-fotovoltaici (20).
25. Uso di mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42), liquidi e/o solidi, per raffreddare mediante scambio termico almeno un modulo solare termofotovoltaico (20) comprendente una pluralità di celle fotovoltaiche (23) ed almeno uno scambiatore di calore (30), detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42), liquidi e/o solidi, essendo capaci di trasferire direttamente il calore assorbito da ciascuna pluralità di celle fotovoltaiche (23) ad mi ambiente esterno (91) e/o ad un terreno (92) mediante un processo spontaneo di trasferimento del calore, inoltre preferibilmente detti mezzi rinnovabili di raffreddamento (41,42) essendo dotati di una elevata capacità termica ed inoltre in particolare una elevata superficie di scambio termico direttamente a contatto con l’ambiente esterno (91) e/o con il terreno (92).
26. Uso di mezzi di raffreddamento geotermici (41), in particolare comprendenti un terreno e/o una falda acquifera, per raffreddare almeno un modulo solare termo-fotovoltaico (20) comprendente una pluralità di celle fotovoltaiche (23) ed almeno uno scambiatore di calore (30).
27. Uso di mezzi di raffreddamento geotermici (41) secondo la rivendicazione 26, caratterizzato dal fatto di comprendere un uso di almeno una sonda geotermica (45) preferibilmente verticale per raffreddare detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico (20).
28. Uso di una sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento (42) per raffreddare almeno un modulo solare termo- fotovoltaico (20) comprendente una pluralità di celle fotovoltaiche (23) e almeno uno scambiatore di calore (30) preferibilmente interno.
29. Uso di una sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento (42) secondo la rivendicazione 28. caratterizzato dal fatto che detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento (42) è scelta tra un mare, un lago, un fiume, un bacino idrico, una piscina, un pozzo di acqua, una vasca di acqua in particolare una vasca di raccolta o di stoccaggio di acqua, detta sorgente rinnovabile di liquido di raffreddamento (42) avente in particolare almeno 2000 litri di acqua per ciascun KWp di potenza elettrica installata, ed ancor più in particolare almeno 10000 litri per ciascun KWp di potenza elettrica installata di detto almeno un modulo solare termo-fotovoltaico (20).