ITMI20080290A1

ITMI20080290A1 - Unita' modulare per pannelli ad energia solare e pannelli solari comprendenti tale unita'.

Info

Publication number: ITMI20080290A1
Application number: IT000290A
Authority: IT
Inventors: Paolo Giorgetti; Gianmario Riganti
Original assignee: Paolo Giorgetti; Gianmario Riganti
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2009-08-23
Also published as: WO2009104061A1; EP2257745A1

Description

“UNITA’ MODULARE PER PANNELLI AD ENERGIA SOLARE E PANNELLI SOLARI COMPRENDENTI TALE UNITA’.”

a nome di Paolo GIORGETTI, di nazionalità italiana, residente in Cazzago Brabbia (VA), e di

Gianmario RIGANTI, di nazionalità italiana, residente in Oggiona con Santo Stefano (VA), a mezzo mandatario Dr. Enrico Zanoli, residente in Milano c/o Zanoli & Giavarini S.r.l., Via Melchiorre Gioia 64.

DESCRIZIONE

La presente invenzione è relativa ad una unità modulare per pannelli ad energia solare, in particolare ad una unità modulare per pannelli solari del cosiddetto tipo a concentrazione. In un suo ulteriore aspetto la presente invenzione è inoltre relativa a pannelli solari comprendenti una o più di dette unità modulari.

Pannelli solari del tipo a concentrazione sono ampiamente noti nell’arte. Essi sono generalmente costituiti da una superficie riflettente che ha lo scopo di concentrare la radiazione solare su un bersaglio opportunamente posizionato in modo da essere colpito da almeno una parte della radiazione riflessa.

Nella maggior parte dei casi noti, ed in tutti i casi di applicazione pratica, la superficie riflettente è montata su un supporto mobile che consente di variarne posizione ed inclinazione in modo da seguire l’andamento del sole nel corso della giornata. In questo modo, la quantità di radiazione raccolta dalla superficie riflettente, risulta essere sempre ottimale rispetto ai criteri di progettazione utilizzati per dimensionare la superficie riflettente. L’inseguimento è necessario per far si che la radiazione riflessa cada in ogni istante sul bersaglio. Se non ci fosse inseguimento il bersaglio verrebbe colpito solo per pochi istanti della giornata. Per tale motivo i sistemi a concentrazione senza inseguimento non sono ad oggi operativi.

Tuttavia, il meccanismo di movimentazione ed il suo controllo sono relativamente complicati in quanto devono essere in grado di seguire, oltre al movimento giornaliero, anche le variazioni di altezza stagionali del sole. Inoltre c’è da tener presente che il bersaglio è solitamente costituito da un collettore percorso da un fluido di scambio termico, o è ad esso collegato in condizioni di scambio termico. E’ quindi evidente che la necessità di movimentare il bersaglio e/o il collettore ad esso associato possa comportare in alcuni casi problemi di tenuta in corrispondenza delle giunzioni tra le varie parti che costituiscono il circuito di scambio termico. In ogni caso, la presenza dei mezzi di movimentazione costituisce sicuramente una complicazione progettuale, nonché un aggravio di costi di costruzione, manutenzione ed installazione.

Sono pure noti pannelli solari non a concentrazione, ad esempio i pannelli piani ed i pannelli con sistemi sottovuoto. Entrambi questi sistemi presentano comunque degli svantaggi. I pannelli piani sono infatti caratterizzati da bassa efficienza per elevate differenze di temperatura fra ambiente e fluido caldo prodotto, mentre i pannelli sottovuoto hanno generalmente rendimenti massimi di circa lo 0,7, limiti di funzionamento estivo a 100-110 °C, scarsa durata nel tempo e presentano complicazioni costruttive.

Come si vede da quanto esposto, i pannelli solari di tipo noto, sia a concentrazione che di altro tipo, presentano una serie di inconvenienti che si è tentato di risolvere, ma non in maniera pienamente soddisfacente. In base a queste considerazioni, compito principale della presente invenzione è quello di fornire una unità modulare per pannelli ad energia solare, nonché un pannello solare comprendente una o più di dette unità modulari, che consenta di superare gli inconvenienti descritti.

All’interno di questo compito, uno scopo della presente invenzione è quello di fornire una unità modulare per pannelli ad energia solare del tipo a concentrazione, nonché il relativo pannello solare, che non necessiti obbligatoriamente di sistemi di movimentazione ad inseguimento della posizione del sole oppure di sistemi a movimentazione stagionale (posizioni estiva e invernale) senza inseguimento continuo.

Altro scopo della presente invenzione è quello di fornire una unità modulare per pannelli ad energia solare, nonché il relativo pannello solare, che sia dotato di elevata efficienza.

Ancora uno scopo della presente invenzione è quello di fornire una unità modulare per pannelli ad energia solare, nonché il relativo pannello solare, che possa essere adatto sia ad applicazioni abitative/civili sia ad applicazioni industriali.

Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire una unità modulare per pannelli ad energia solare, nonché il relativo pannello solare, che presenti un ridotto numero di parti, e che sia facilmente assemblabile ed installabile.

Non ultimo scopo di quanto forma oggetto della presente invenzione è quello di fornire una unità modulare per pannelli ad energia solare, nonché il relativo pannello solare, che sia di elevata affidabilità, di relativamente facile realizzazione ed a costi competitivi.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti attraverso una unità modulare per pannelli ad energia solare che comprende:

- una superficie riflettente concava che definisce uno spazio interno avente apertura A, profondità B e lunghezza L;

- un ricevitore di altezza H e perimetro P, che è posizionato in corrispondenza del punto inferiore di detta superficie riflettente concava e che si sviluppa in detto spazio interno per almeno una porzione di detta lunghezza L;

- un collettore in contatto termico con detto ricevitore;

Inoltre nell’unità modulare secondo l’invenzione, le relazioni che legano tra loro l’apertura A, la profondità B, l’altezza H ed il perimetro P sono le seguenti:

A/3 ≤ B ≤ 3/2 A;

B/12 ≤ H ≤B/2;

2H < P < 4H.

Si è sperimentalmente verificato che l’unità modulare per pannelli ad energia solare secondo l’invenzione presenta un’efficienza molto elevate, superiore a quella dei sistemi di tipo noto. Inoltre l’unità modulare secondo l’invenzione è di costruzione relativamente facile, come pure semplificato risulta l’assemblaggio di più unità tra loro per costituire ed installare un pannello solare.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di forme realizzative preferite, ma non esclusive di un’unità modulare secondo l’invenzione, illustrate a titolo esemplificativo negli uniti disegni; in cui:

- la figura 1 è una rappresentazione schematica di una forma generale di realizzazione di una unità modulare secondo l’invenzione;

- le figure 2a e 2b rappresentano schematicamente una prima ed una seconda forma di realizzazione preferite di una unità modulare secondo l’invenzione;

- le figure 3a e 3b rappresentano schematicamente, in prospettiva ed in sezione, una terza forma di realizzazione di una unità modulare secondo l’invenzione;

- le figure 4a e 4b rappresentano schematicamente, in prospettiva ed in sezione, una quarta forma di realizzazione di una unità modulare secondo l’invenzione;

- le figure 5a e 5b rappresentano schematicamente, in prospettiva ed in sezione, una quinta forma di realizzazione di una unità modulare secondo l’invenzione;

- la figura 6 è una rappresentazione schematica una sesta forma di realizzazione di una unità modulare secondo l’invenzione;

- la figura 7 è una rappresentazione schematica una settima forma di realizzazione di una unità modulare secondo l’invenzione;

- la figura 8 è una rappresentazione schematica una ottava forma di realizzazione di una unità modulare secondo l’invenzione;

- la figura 9 è una rappresentazione schematica una nona forma di realizzazione di una unità modulare secondo l’invenzione;

- la figura 10 è una rappresentazione schematica una decima forma di realizzazione di una unità modulare secondo l’invenzione;

- la figura 11 è una rappresentazione schematica una undicesima forma di realizzazione di una unità modulare secondo l’invenzione;

- la figura 12 è una rappresentazione in sezione di una dodicesima forma di realizzazione di una unità modulare secondo l’invenzione;

- la figura 13 è una rappresentazione prospettica parziale di una tredicesima forma di realizzazione di una unità modulare secondo l’invenzione;

- le figure 14a e 14b rappresentano schematicamente una prima ed una seconda forma di assemblaggio di una pluralità di unità modulari secondo l’invenzione per la realizzazione di un pannello solare;

- la figura 15 rappresenta un esempio di installazione di un pannello secondo l’invenzione su un edificio;

- la figura 16 è una tabella con i rendimenti in funzione della temperatura per una serie di pannelli.

Con riferimento alle figura 1, l’unità modulare 1 per pannelli ad energia solare secondo l’invenzione comprende, nella sua forma di realizzazione più generale, una superficie riflettente concava 10 che definisce uno spazio interno avente apertura A, profondità B e lunghezza L. Per gli scopi della presente invenzione, l’apertura A è determinata in corrispondenza dei bordi superiori 19 della superficie riflettente concava 10, mentre la profondità B è data dalla distanza tra il punto inferiore 11 della superficie concava 10 e la congiungente i bordi superiori 19 di detta superficie riflettente concava 10. La lunghezza L rappresenta lo sviluppo longitudinale della superficie riflettente concava 10.

L’unità modulare 1 secondo l’invenzione comprende inoltre un ricevitore 20 di altezza H e perimetro P, posizionato in corrispondenza del punto inferiore 11 di detta superficie riflettente concava 10 e che si sviluppa per almeno una porzione di detta lunghezza L nello spazio interno definito dalla superficie riflettente concava. Per gli scopi della presente invenzione, l’altezza H rappresenta l’estensione massima del ricevitore 20 nello spazio interno definito dalla superficie riflettente concava misurata a partire dal punto inferiore 11 di detta superficie 10, mentre il perimetro è dato dalla lunghezza totale dei bordi del ricevitore 20 in corrispondenza di un piano trasversale a detta unità 1.

E’ inoltre presente, anche se non illustrato nelle figure 1-3 ma visibile nelle successive figure, un collettore 30 in contatto termico con detto ricevitore 20; in funzione delle applicazioni detto collettore può comprendente un tubo per la circolazione di un fluido di scambio termico oppure può essere un ponte termico senza fluido circolante.

L’unità modulare 1 secondo l’invenzione è in particolare caratterizzata da peculiari relazioni che legano tra loro le dimensioni della superficie riflettente 10 e del ricevitore 20. In particolare la profondità B della superficie riflettente 10 è legata all’apertura A della stessa dalla relazione:

A/3 ≤ B ≤ 3/2A.

Inoltre, l’altezza H del ricevitore 20 è legata alla profondità B della superficie riflettente 10 (e quindi anche alla sua apertura A) dalla relazione:

B/12 ≤ H ≤ B/2.

Infine il perimetro P del ricevitore 20 è legato alla sua altezza dalla relazione:

2H < P < 4H.

Risulta in particolare evidente dalle relazioni sopra riportate che il ricevitore 20 presenta un’altezza H relativamente contenuta rispetto alla profondità B dello spazio interno, rimanendo praticamente sempre confinato nella metà inferiore di esso. Si è sperimentalmente verificato che questa particolare combinazione di forma e dimensioni consente di ottenere notevoli vantaggi rispetto ai pannelli solari a concentrazione di tipo noto.

In particolare, con riferimento alla tabella di figura 16, si è visto sperimentalmente che, parità di altre condizioni, per valori di H≤B/2 il rendimento migliora sorprendentemente sia in valore assoluto a parità di delta di temperatura estratta, sia in termini di potenzialità di estrazione a temperature elevate. Come si vede dal grafico, in cui sono riportati i valori di rendimento η in funzione del delta di temperatura estratta ΔT, quando H>B/2 (ad esempio H=2/3B, nel caso riportato nel grafico), la curva di rendimento è nettamente inferiore rispetto ai casi in cui H≤B/2 (rispettivamente H=B/2 e H=B/3 per i casi riporti in grafico). Inoltre, le curve evidenziano come sorprendentemente per H≤B/2 i limiti di funzionamento siano molto più alti. Mentre per H=2/3B il limite del ΔT è infatti di circa 70 °C, per valori di H=B/2 il limite si avvicina ai 100 °C, e supera i 120 °C per H=B/3. Per tutti i casi illustrati nel grafico, il rapporto tra apertura A e profondità B della superficie riflettente 10 era B=3/5A.

La superficie riflettente concava 10 ha lo scopo di riflettere la radiazione incidente verso il ricevitore 20. A tal fine viene realizzata con materiali atti appunto a riflettere in maniera efficiente la radiazione. Ciò può essere ottenuto sia tramite le caratteristiche intrinseche del materiale utilizzato per la sua costruzione, ad esempio metallo eventualmente sottoposto a particolari lavorazioni di finitura superficiale, sia attraverso l’applicazione di opportuni strati di materiali riflettenti su un substrato. In generale qualunque materiale o combinazioni di materiali inerti alla radiazione e con caratteristiche riflettenti possono essere usati.

Il ricevitore 20 viene generalmente realizzato con materiale conduttivo, che può essere ad esempio un metallo o un polimero conduttivo, e può convenientemente essere rivestito di materiale con proprietà superficiali di assorbimento/emissione favorevoli all’accumulo del calore.

Il contatto termico tra ricevitore 20 e collettore 30 può essere continuo o puntuale, secondo forme di realizzazione che verranno meglio descritte nel seguito.

Preferibilmente, il ricevitore 20 è posizionato in corrispondenza del punto inferiore della superficie riflettente concava 10 in modo da essere in condizioni di isolamento termico con essa. Ciò consente infatti al ricevitore 20 di avere una temperatura notevolmente superiore a quella del resto del sistema. L'isolamento può essere ottenuto in diversi modi. Una opportuna scelta dei materiali, ad esempio realizzando la superficie riflettente 10 con materiali non conduttivi o interponendo un materiale isolante tra ricevitore 20 e superficie riflettente concava 10. Alternativamente è possibile realizzare la superficie riflettente 10 in modo che presenti uno spazio di separazione in corrispondenza del suo punto inferiore 11 ottenendo quindi l’isolamento rispetto al ricevitore 20. Questa forma di realizzazione verrà meglio illustrata nel seguito.

Una prima forma di realizzazione preferita di una unità modulare 1 secondo l’invenzione, illustrata in figura 2a, prevede che le relazioni che legano tra loro apertura A e profondità B della superficie riflettente 10 e altezza H del ricevitore 20 siano le seguenti:

A/3 ≤ B ≤ A/2; e

B/8 ≤ H ≤ B/2.

In pratica, in questo caso, lo spazio interno definito dalla superficie riflettente concava 10 presenta una profondità B relativamente bassa rispetto all’apertura A. Questa forma di realizzazione è particolarmente utile nei casi in cui, ad esempio, l’ingombro in altezza è un vincolo. Tipico esempio di ciò sono le applicazioni in campo domestico/civile.

Una seconda forma di realizzazione preferita dell’unità modulare 1 secondo l’invenzione, illustrata in figura 2b, prevede invece che le relazioni che legano tra loro apertura A e profondità B della superficie riflettente 10 e altezza H del ricevitore 20 siano:

A/2 ≤ B ≤ 3/2 A;

B/12 ≤ H ≤ B/2.

Secondo questa forma di realizzazione, lo spazio interno definito dalla superficie riflettente concava 10 presenta quindi una profondità B relativamente alta rispetto all’apertura A, con il ricevitore 20 che riamane sempre confinato nella metà inferiore dello spazio interno definito dalla superficie riflettente. Questa forma di realizzazione è particolarmente utile per le applicazioni industriali in cui si vogliano avere picchi di temperature relativamente elevati e non ci sono limiti estetici e/o di ingombro.

Con riferimento alle figura 3 e 4 vengono ora illustrate due forme di realizzazione relative al posizionamento del collettore 30 rispetto alla superficie riflettente 10. Nella forma di realizzazione di figura 3a e 3b, il collettore 30 è posizionato esternamente allo spazio definito da detta superficie riflettente concava 10. In pratica, il ricevitore 20 è costituito da una lamina 21 che si estende longitudinalmente all’interno dello spazio definito dalla superficie riflettente 10. La lamina 21 presenta un’estensione che si protende al di sotto della superficie riflettente 10 e che è in contatto termico con il collettore 30.

Nella forma di realizzazione di figura 4a e 4b, il collettore 30 è invece posizionato all’interno dello spazio definito dalla superficie riflettente concava 10. In pratica, il ricevitore 20 è costituito da una lamina 21 che si estende longitudinalmente all’interno dello spazio definito dalla superficie riflettente 10. Il collettore 30 è posizionato internamente al ricevitore 20 e la lamina 21 costituisce praticamente un’estensione di detto collettore 30. Come si vede anche dalle figure 5a e 5b, il posizionamento del collettore 30 rispetto alla lamina 21 può variare in funzione delle esigenze, l’unico vincolo essendo dato dall’altezza H del sistema collettore/ricevitore che deve rispettare i limiti delle relazioni sopra riportate.

Secondo una forma di realizzazione particolare, non illustrata nelle figure, il collettore 30 può sostanzialmente coincidere con il ricevitore, nel senso che le pareti esterne del collettore stesso fungono da ricevitore. Anche in questo caso l’unico vincolo è dato dall’altezza H e dal perimetro P del sistema collettore/ricevitore che devono rispettare i limiti delle relazioni sopra riportate. Per quanto riguarda la forma del collettore questa può essere qualsiasi (ad esempio un tubo di sezione circolare, oppure ovale, oppure quadrata, ecc.) purché si rispettino i limiti dati dalle relazioni dimensionali.

Le condizioni di contatto termico tra ricevitore 20 e collettore 30 possono essere realizzate secondo modalità diverse. Ad esempio, come illustrato nelle figure da 3 a 5, nel caso in cui il ricevitore 20 sia una lamina 21, questa può essere collegata in continuo con detto collettore 30. Alternativamente, come illustrato in figura 6, la lamina 21 è collegata a intervalli con il collettore 30, tramite elementi di connessione 25. Ovviamente, tali elementi di connessione 25 devono essere realizzati in materiale termicamente conduttivo in modo da garantire lo scambio termico. Secondo una ulteriore forma di realizzazione, illustrata in figura 7, il collettore presenta degli innesti 35 che si inseriscono nella lamina 21 garantendo le condizioni di scambio termico.

Come già detto, il ricevitore 20 può essere convenientemente realizzato sotto forma di una lamina 21 che si estende longitudinalmente nello spazio interno della superficie riflettente concava 10. Tale lamina può essere continua, come illustrato nelle figure descritte precedentemente, oppure, come illustrato in figura 8, essere costituita da una serie di segmenti 22 tra loro separati. Inoltre, non necessariamente deve essere costituito da una lamina piana, ma può anche essere realizzata sotto forma di una lamina opportunamente piegata e/o sagomata. Indipendentemente dalla forma, il collegamento termico tra ricevitore 20 e collettore 30 può essere in continuo o per punti secondo quanto precedentemente descritto.

A seconda delle esigenze il ricevitore 20 può anche essere opportunamente protetto e separato dal resto del sistema e dell’ambiente. Ad esempio, il ricevitore 20 può essere inserito in un elemento protettivo, costituito o comprendente un tubo, il quale può essere in condizioni di vuoto oppure può contenere un gas inerte.

Per quanto riguarda la superficie riflettente concava 10, questa può essere vantaggiosamente realizzata utilizzando uno o più segmenti longitudinali curvilinei.

In particolare, con riferimento a figura 9, la superficie riflettente concava 10 può essere costituita da due segmenti curvilinei 12 tra loro contrapposti che definiscono uno spazio interno. I segmenti 12, come citato brevemente in precedenza, sono tra loro separati in corrispondenza del punto inferiore 11 in modo da essere in condizioni di isolamento termico rispetto al ricevitore 20. Questa forma di realizzazione risulta particolarmente vantaggiosa dal punto di vista costruttivo, in quanto la costruzione dei segmenti 12 ed il loro assemblaggio con il resto degli elementi che costituiscono l’unità modulare 1 risultano facilitati rispetto al caso in cui la superficie 10 è realizzata in pezzo unico.

Alternativamente, come illustrato in figura 10, la superficie riflettente concava 10 può essere costituita da una pluralità di segmenti curvilinei tra loro accostati. Nel caso di figura 10, la superficie riflettente risulta essere costituita da due coppie di segmenti curvilinei 13 e 14 tra loro accostati. Anche in questo caso, in corrispondenza del punto inferiore 11 i segmenti 14 sono tra loro separati in modo da creare condizioni di isolamento termico tra superficie riflettente e ricevitore 20.

Secondo un’ulteriore forma di realizzazione alternativa, illustrata schematicamente in figura 11, la superficie riflettente concava 10 può essere costituita da una pluralità di segmenti longitudinali piani 15 tra loro accostati in modo da creare un profilo spezzato che approssima un andamento curvilineo. Questa forma di realizzazione risulta essere vantaggiosa per la sua semplicità costruttiva, dato che è più facile ed economico realizzare segmenti riflettenti piani rispetto a segmenti riflettenti curvilinei.

Con riferimento alla figura 12, l’unità modulare 1 per pannelli ad energia solare secondo l’invenzione, preferibilmente comprende un involucro di contenimento 16, nel quale sono alloggiati la superficie riflettente, costituita da due elementi riflettenti 12, il ricevitore 20 ed il collettore 30. L’involucro 16, che può essere ad esempio in materiale metallico o polimerico, può ad esempio essere utilizzato allo scopo di proteggere i componenti dell’unità modulare da agenti atmosferici e/o di garantire un ulteriore isolamento e/o di fornire una struttura di supporto.

Nella forma di realizzazione illustrata in figura 12, l’involucro 16 viene utilizzato per contenere un singolo modulo; sono ovviamente possibili anche soluzioni in cui una pluralità di superficie riflettenti, e corrispondenti ricevitori e collettori sono contenuti nel medesimo involucro 16.

Preferibilmente, l’involucro di contenimento 16 comprende al suo interno del materiale isolante 17, che riempie totalmente o parzialmente lo spazio sottostante la superficie riflettente concava.

Vantaggiosamente, l’unità modulare 1 secondo l’invenzione comprende anche un elemento di copertura 18 dello spazio interno definito dalla superficie riflettente 12 e in cui è posto il ricevitore 20. A seconda delle esigenze, l’elemento di copertura può avere varie funzioni. Ad esempio può essere utilizzato quale isolante e protettivo da agenti atmosferici, oppure per garantire o migliorare l’isolamento termico della parte interna, oppure per selezionare la lunghezza d’onda della radiazione che si vuole utilizzare. In funzione degli scopi quindi le caratteristiche e la scelta dei materiali che lo compongono possono essere diversi, dovendo essere sostanzialmente trasparente alla radiazione che si intende utilizzare e potendo essere realizzato, ad esempio, in materiale polimerico, vetro, materiale inerte, film sottile, ecc.

Con riferimento a figura 13, l’unità modulare 1 secondo l’invenzione può convenientemente comprendere anche un sistema di regolazione 50 che comprende mezzi di fissaggio e mezzi di orientamento della superficie riflettente 12 e/o del ricevitore 20. Ciò per permettere l’opportuno orientamento in fase di installazione rispetto alle condizioni di altezza del sole che si riscontrano sul sito di impiego oppure con una regolazione stagionale. Come già evidenziato, l’unità modulare 1 secondo l’invenzione non necessita di un sistema di regolazione continua rispetto all’altezza del sole, essendo in grado di ricevere e concentrare sul ricevitore una elevata quantità di radiazione per un’ampia gamma di angoli di incidenza della radiazione solare. Tuttavia, laddove lo si desiderasse, è pure possibile includere nell’unità modulare 1 secondo l’invenzione anche un sistema di regolazione continua ad inseguimento dell’altezza del sole nel corso della giornata e con una regolazione stagionale.

E’ pure possibile prevedere, in aggiunta alla superficie riflettente concava 10, il posizionamento di ulteriori superfici riflettenti sulle parti terminali del modulo in modo da massimizzare la quantità di radiazione che viene raccolta e riflessa sul ricevitore 20.

L’unità modulare 1 secondo l’invenzione trova conveniente applicazione nella realizzazione di pannelli solari. Con riferimento alle figure 14 a e 14b, risulta infatti relativamente semplice combinare una pluralità di unità modulari 1, che hanno dimensioni relativamente ridotte, ottenendo pannelli di qualsivoglia dimensione. L’accoppiamento tra le unità modulari può avvenire sia in senso trasversale, accostando le unità 1 l’una all’altra come illustrato in figura 14b, oppure in senso longitudinale (non illustrato), oppure in senso trasversale e longitudinale, come illustrato in figura 14a, adattando quindi la forma e le dimensioni del pannello alle esigenze di istallazione.

Come illustrato in figura 15, il pannello secondo l’invenzione può essere convenientemente montato sul tetto di un edificio. Preferibilmente, e contrariamente ai pannelli di tipo noto in cui il montaggio dei pannelli è in senso verticale, il pannello secondo l’invenzione viene montato con i moduli ad andamento orizzontale. Grazie alle sue particolarità costruttive infatti, questo orientamento consente di massimizzare la quantità di radiazione che viene catturata, indipendentemente o quasi dall’altezza del sole.

Il pannello solare secondo l’invenzione comprende inoltre generalmente un circuito di scambio termico collegato a detti collettori. Il sistema così ottenuto permette di scaldare il liquido contenuto nello scambiatore e quindi di produrre acqua calda per gli utilizzi comunemente conosciuti, ad esempio, sistemi di riscaldamento di edifici, utilizzi domestici, utilizzi industriali, processi produttivi che necessitino di acqua in temperatura e simili.

Inoltre, con opportuno dimensionamento, il sistema può raggiungere temperature tali da trasformare il liquido dello scambiatore in vapore. Ciò è particolarmente interessante in quanto, accoppiando al sistema dei pannelli solari a concentrazione ad esempio un motore Stirling, è possibile produrre energia elettrica. In questo modo si coniugano i risultati normalmente ottenuti da due sistemi separati, vale a dire il pannello solare termico (che fornisce solo acqua calda) ed il pannello fotovoltaico (che fornisce energia elettrica.

In base a quanto sopra descritto si vede che l’unità modulare per pannelli ad energia solare secondo l’invenzione, assolve i compiti e gli scopi prefissati. L’unità modulare presenta infatti elevata efficienza in termini di raccolta della radiazione solare e conversione in calore. Grazie alla sue caratteristiche, in particolare forma e dimensioni della superficie riflettente nonché forma, dimensioni e posizionamento del ricevitore, la quantità di radiazione che viene raccolta e concentrata sul ricevitore è sempre elevata, risentendo poco delle variazioni di angolo di incidenza del sole.

Ciò consente di evitare l’uso di costosi e ingombranti sistemi di orientamento a inseguimento del sole, con conseguente risparmio in termini di costi di costruzione, installazione,e manutenzione.

In generale, la costruzione dell’unità modulare risulta comunque relativamente semplice, essendo gli elementi costituenti relativamente pochi e relativamente facili da assemblare.

Inoltre, a seconda delle esigenze il sistema può essere utilizzato anche per produrre energia elettrica, ad esempio tramite accoppiamento con un motore Stirling.

Sulla base della descrizione data, altre caratteristiche, modifiche o miglioramenti sono possibili ed evidenti al tecnico medio. Tali caratteristiche, modifiche e miglioramenti sono perciò da considerarsi parte della presente invenzione. In pratica, i materiali impiegati nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Unità modulare per pannelli ad energia solare caratterizzata dal fatto di comprendere: - una superficie riflettente concava avente apertura A, profondità B e lunghezza L che definiscono uno spazio interno; - un ricevitore di altezza H e perimetro P, posizionato in detto spazio interno in corrispondenza del punto inferiore di detta superficie riflettente concava e che si sviluppa per almeno una porzione di detta lunghezza L; - un collettore in contatto termico con detto ricevitore; le relazioni che legano tra loro detta apertura A, profondità B, altezza H e perimetro P essendo: A/3 ≤ B ≤ 3/2A; B/12 ≤ H ≤ B/2; 2H < P < 4H.
2. Unità modulare per pannelli ad energia solare secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che dette apertura A, profondità B e altezza H sono tra loro legate dalle seguenti relazioni: A/3 ≤ B ≤ A/2; B/8 ≤ H ≤ B/2.
3. Unità modulare per pannelli ad energia solare secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che dette apertura A, profondità B e altezza H sono tra loro legate dalle seguenti relazioni: A/2 ≤ B ≤ 3/2A; B/12 ≤ H ≤ B/2.
4. Unità modulare per pannelli ad energia solare secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto collettore è posizionato esternamente allo spazio definito da detta superficie riflettente concava.
5. Unità modulare per pannelli ad energia solare secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzata dal fatto che detto collettore è posizionato all’interno dello spazio definito da detta superficie riflettente concava.
6. Unità modulare per pannelli ad energia solare secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto ricevitore comprende una lamina in materiale termicamente conduttivo.
7. Unità modulare per pannelli ad energia solare secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detta lamina è collegata in continuo con detto collettore.
8. Unità modulare per pannelli ad energia solare secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detta lamina è collegata a intervalli con detto collettore.
9. Unità modulare per pannelli ad energia solare secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzata dal fatto detto collettore è posizionato internamente a detto ricevitore.
10. Unità modulare per pannelli ad energia solare secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta superficie riflettente comprende uno o più segmenti longitudinali curvilinei.
11. Unità modulare per pannelli ad energia solare secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzata dal fatto che detta superficie riflettente comprende una pluralità di segmenti longitudinali piani.
12. Unità modulare per pannelli ad energia solare secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto ricevitore è inserito in un elemento protettivo.
13. Unità modulare per pannelli ad energia solare secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che detto elemento protettivo comprende un tubo in vuoto o contenente un gas inerte.
14. Unità modulare per pannelli ad energia solare secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere un involucro di contenimento.
15. Unità modulare per pannelli ad energia solare secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto detto involucro di contenimento comprende del materiale isolante.
16. Unità modulare per pannelli ad energia solare secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere un elemento di copertura dello spazio interno definito da detta superficie riflettente.
17. Unità modulare per pannelli ad energia solare secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi di orientamento di detta superficie riflettente e/o di detto ricevitore.
18. Pannello solare comprendente uno o più moduli secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 17.
19. Pannello solare secondo la rivendicazione 18, caratterizzata dal fatto di comprendere un circuito di scambio termico collegato a detti collettori.