ITMI20090415U1 - Apparecchiatura di generazione di energia fotovoltaica inseguente automaticamente il sole. - Google Patents

Apparecchiatura di generazione di energia fotovoltaica inseguente automaticamente il sole.

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ITMI20090415U1
ITMI20090415U1 IT000415U ITMI20090415U ITMI20090415U1 IT MI20090415 U1 ITMI20090415 U1 IT MI20090415U1 IT 000415 U IT000415 U IT 000415U IT MI20090415 U ITMI20090415 U IT MI20090415U IT MI20090415 U1 ITMI20090415 U1 IT MI20090415U1
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solar cell
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Description

DESCRIZIONE
Il presente modello di utilità riguarda un tipo di apparecchiatura di generazione di energia fotovoltaica da energia solare in grado di inseguire automaticamente il sole, appartenente al campo tecnico delle applicazioni dell'energia solare.
Con lo sviluppo di generazione di energia fotovoltaica da energia solare, sistemi di generazione di energia fotovoltaica da energia solare a funzionamento indipendente e sincronizzati con la rete di distribuzione di energia elettrica stanno giocando un importante ruolo nell'alimentazione di potenza per luoghi remoti, in cui altre sorgenti di potenza non sono disponibili e nell'alleviare insufficienza di alimentazione di potenza elettrica in città, rispettivamente. Il sistema fotovoltaico sincronizzato con la rete di distribuzione sta divenendo un punto di ricerca "caldo" in tutto il mondo. Indipendentemente dal fatto di essere o meno sincronizzato con la rete, il modo con cui sfruttare spazio ed area limitati, ed aumentare l'efficienza di sistemi generatori di energia fotovoltaica, così da massimizzare l'energia, è divenuto un aspetto importante. Il dispositivo di inseguimento automatico può essere usato per equipaggiamenti o apparecchiature di raccolta di energia solare, in modo tale che la luce solare incida sempre perpendicolarmente sul collettore di energia solare, allora la radiazione solare ricevuta aumenterà grandemente. Perciò, l'impiego di un sistema di inseguimento automatico del sole è suscettibile di aumentare efficacemente la percentuale di utilizzazione dell'energia solare.
Attualmente, operatori scientifici e società domestiche hanno sviluppato alcuni dispositivi di inseguimento, principalmente a causa del piccolo aumento di efficienza mediante l'uso del sistema di inseguimento rispetto ai costi di un dispositivo di inseguimento o bassa affidabilità, struttura complicata, grande potenza ed elevato consumo di energia del motore di inseguimento, o complicati circuiti (i loro elementi elettronici sono suscettibili di essere assai danneggiati in rigorosi ambienti esterni in inverno ed in estate) di tali dispositivi progettati. Grazie al grande aumento dell'efficienza, il sistema di inseguimento a 2 assi costituisce il fuoco di R&D (Ricerca e Sviluppo). Sino ad ora, nessun sistema di inseguimento a 2 assi domestico è stato verificato mediante lavori su scala, ed in particolare, sistemi di inseguimento a 2 assi di medie e grandi dimensioni atti ad essere usati per generazione di energia fotovoltaica sincronizzata non sono disponibili.
La tecnologia esistente più prossima è quella di un sistema di inseguimento ad asse singolo in grado di regolare solamente la valvola di inclinazione del complesso fotovoltaico. Un simile sistema comprende un piedistallo, un complesso fotovoltaico ad energia solare, una piattaforma a celle solari, un supporto, un elemento dispositivo di sollevamento ed un sistema di controllo. Le estremità inferiori di detto supporto sono fissate sul piedistallo a terra. La piattaforma a celle solari con il complesso fotovoltaico ad energia solare è installata sulla sommità del supporto. Un lato di tale piattaforma a celle solari è collegato all'estremità superiore del supporto tramite un albero ruotante, l'altra estremità è collegata all'articolazione di sollevamento del dispositivo di sollevamento. Il sistema di controllo genera segnale di controllo per azionare il dispositivo di sollevamento. Azionata dall'articolazione di sollevamento del dispositivo di sollevamento, la piattaforma a celle solari ruoterà intorno all'albero, realizzando inseguimento automatico della luce solare nella direzione dell'angolo di elevazione o altezza.
Per migliorare la regolazione mediante il dispositivo di inseguimento automatico esistente, che può regolare solamente l'angolo di inclinazione del complesso fotovoltaico in un campo limitato, per cui incidenza diretta (perpendicolare) della luce solare sulla piattaforma a celle solari non può essere sempre garantita, il presente modello di utilità fornisce un tipo di apparecchiatura di generazione di energia fotovoltaica in grado di inseguire automaticamente il sole con un numero superiore di gradi di libertà di regolazione.
Lo schema tecnico di tale modello di utilità è: un tipo di apparecchiatura di generazione di energia fotovoltaica in grado di inseguire automaticamente il sole, comprendente un piedistallo installato su una piattaforma di montaggio, un telaio di supporto principale installato sul piedistallo, una piattaforma del pannello a celle solari installata sul telaio di supporto principale, ed un complesso fotovoltaico ad energia solare installato sulla piattaforma del pannello a celle solari, detto piedistallo essendo collegato alla e ruotando rispetto alla piattaforma di montaggio, e sul piedistallo essendo installato un meccanismo di induzione planetario circonf erenzialmente azionato; detto telaio di supporto principale includendo bracci di supporto principali sinistro e destro, le estremità superiori dei quali sono incernierate alla piattaforma del pannello a celle solari e le estremità inferiore dei quali sono fissate sul piedistallo formando una struttura del tipo a "V" con un angolo δ compreso tra 110° e 130°; tra i bracci di supporto principali sinistro e destro essendo prevista una traversa su cui è fissato un dispositivo o elemento di regolazione dell'angolo di altezza o elevazione della piattaforma; l'estremità di un'articolazione telescopica del dispositivo di sollevamento essendo incernierata alla piattaforma del pannello a celle solari, punti di incernieramento dei bracci di supporto principali essendo direttamente al di sopra del piedistallo, e questi punti di incernieramento non essendo disposti sulla medesima linea retta con il punto di incernieramento dell'articolazione telescopica; detto meccanismo di riduzione planetario azionato circonf erenzialmente e detto dispositivo di sollevamento dì regolazione dell'angolo di elevazione o altezza della piattaforma essendo collegati ad un dispositivo elettrico di controllo. In questo modo, in base alla sola regolazione del passo, è realizzata regolazione circonferenziale del complesso fotovoltaico ad energia solare, per cui i gradi di libertà di inseguimento del sole aumentano e la luce solare inciderà sempre perpendicolarmente sul complesso aumentando l'assorbimento di energia solare e la percentuale di utilizzazione e sfruttamento.
Per realizzare inoltre agevole rotazione circonferenziale del piedistallo: detto piedistallo comprende un cuscinetto di disco rotorico fissato sulla piattaforma di montaggio ed un coperchio del disco rotorico in grado di ruotare circonferenzialmente all'interno del cuscinetto a disco rotorico; un ingranaggio interno essendo previsto sul cuscinetto del disco rotorico, un motore di azionamento circonferenziale del piedistallo essendo installato sul coperchio del cuscinetto del disco rotorico, un'estremità di uscita del meccanismo ad ingranaggio di induzione planetario azionato circonferenzialmente del piedistallo essendo dotato di un ingranaggio planetario, che impegna l'ingranaggio interno sul cuscinetto a disco rotorico. Il meccanismo di riduzione planetario azionato circonferenzialmente del piedistallo è usato come sorgente di potenza di azionamento per azionare il piedistallo per la rotazione circonferenziale mediante trasmissione ad ingranaggi.
Per migliorare ulteriormente la capacità di supporto di carico del telaio di supporto principale, detti bracci di supporto principali includono almeno 2 bracci di sinistra e 2 bracci di destra fissati simmetricamente. Inoltre, detti bracci di supporto principali su ciascun lato sono installati con la sagoma di una "<Λ>" (angolo a compreso tra 17 e 25°), le estremità superiori dei bracci di supporto principali essendo combinate ed incernierate alla piattaforma del pannello a celle solari e le loro estremità inferiori essendo fissate sulla circonferenza esterna del piedistallo.
Per migliorare ulteriormente la capacità di supporto di carico del supporto, in corrispondenza della parte intermedia di detto telaio di supporto principale, è previsto un telaio di supporto ausiliare che è costituito da 4 bracci di supporto ausiliari; le estremità superiori di detti bracci di supporto ausiliari essendo combinate ed incernierate alla piattaforma del pannello di celle solari, tali punti di incernieramento essendo disposti sulla medesima linea retta con in punti di incernieramento dei bracci di supporto principali, e le estremità inferiori dei bracci di supporto ausiliari essendo fissate sul piedistallo; una traversa essendo installata e fissata su un lato dei bracci di supporto ausiliari.
Per evitare brusca rotazione della piattaforma del pannello a celle solari durante la regolazione suscettibile di provocare danneggiamento dell'equipaggiamento, un ammortizzatore pneumatico di smorzamento è ulteriormente previsto in corrispondenza della cerniera tra il braccio di supporto principale e la piattaforma del pannello a celle solari.
Per ottenere ottimali sollecitazioni e forza applicata in corrispondenza dell'articolazione telescopica supportante la piattaforma del pannello a celle solari, l'angolo β incluso tra la direzione di movimento dell'articolazione telescopica e la direzione circonferenziale è compreso tra 60° e 80°. Per mantenere sempre incidenza perpendicolare della luce solare durante l'uso dell'apparecchiatura o equipaggiamento, detto angolo di rotazione del piedistallo è di 360° e il campo di regolazione dell'angolo γ di elevazione della piattaforma è compreso tra 0° e 55°.
Il presente modello di utilità realizza regolazione circonferenziale e trasversale o di beccheggio di un'apparecchiatura di generazione di energia fotovoltaica, aumenta i gradi di libertà di regolazione dell'inseguimento automatico del sole, e migliora l'assorbimento e la percentuale di sfruttamento della luce solare. Inoltre, la presente apparecchiatura ha un'elevata resistenza strutturale, è in grado di supportare carichi dinamici estremamente grandi e di adattarsi all'ambiente operativo esterno complicato e severo, e ha elevatissima resistenza contro il vento. Possono essere sopportati uragani di Grado 12 nonché una velocità massima del vento di 135 km/h. Sul piano di montaggio del complesso fotovoltaico possono essere installati la maggior parte dei complessi fotovoltaici attualmente fabbricati. Inoltre, non è necessario interrare il piedistallo, così da consentire agevole fabbricazione, assemblaggio installazione, e manutenzione, ed ottenere un elevato rapporto prestazioni-costo del completo sistema installato.
Quanto segue descriverà ulteriormente il presente modello di utilità in combinazione con le figure del disegno e con forme di realizzazione preferite.
La figura 1 è uno schema di una struttura di supporto a V del presente modello di utilità.
La figura 2 è uno schema di una struttura di supporto a W del presente modello di utilità.
La figura 3 è uno schema strutturale dello stato di regolazione dell'angolo di elevazione di tale modello di utilità.
La figura 4 è uno schema strutturale frontale di tale modello di utilità quando la piattaforma del pannello a celle solari è orizzontale .
La figura 5 è una vista dall'altro strutturale schematica di figura 4.
La figura 6 è uno schema strutturale del piedistallo.
Nelle figure: 1. Piedistallo; 1-1. Cuscinetto a disco rotorico; 1-2. Coperchio del cuscinetto a disco rotorico; 1-3. Ingranaggio interno; 2. Telaio di supporto principale; 2-1. Braccio di supporto principale; 2-2. Traversa; 3. Piattaforma del pannello a celle solari; 4. Complesso fotovoltaico ad energia solare; 5. Meccanismo riduttore planetario; 6. Dispositivo o elemento di sollevamento di regolazione dell'angolo di elevazione o altezza; 7. Articolazione telescopica; 8. Dispositivo di controllo elettrico; 9. Piattaforma di montaggio; 11. Telaio di supporto ausiliare; 11-1. Braccio di supporto ausiliare; 12. Ammortizzatore pneumatico.
La figura 1 mostra un tipo di apparecchiatura o equipaggiamento di generazione di energia fotovoltaica in grado di inseguire automaticamente il sole. Tale apparecchiatura comprende un piedistallo 1 installato su una piattaforma di montaggio 9. Su detto piedistallo 1, possono essere previste parti integrate per il fissaggio di collegamento con la piattaforma di montaggio 9. Sul piedistallo 1, è previsto un telaio di supporto principale 2, su cui è installata una piattaforma 3 del pannello a celle solari. Sulla piattaforma 3, è previsto un complesso fotovoltaico ad energia solare 4. Detto telaio di supporto principale 2 comprende bracci di supporto principali sinistro e destro 2-1 (sotto forma di una forcella). Le estremità superiori dei bracci di supporto dei bracci principali 2-1 sono incernierate ad una piattaforma 3 del pannello a celle solari, e le loro estremità inferiori sono fissate su un piedistallo 1 . L'intero supporto ha la sagoma di una "V" di angolo δ da 110° e 130°, come è mostrato in figura 4. Su ciascun lato, sono previsti tre bracci di supporto principali 2-1, garantendo sufficiente resistenza strutturale. Su ciascun lato, bracci di supporto principali 2-1 sono installati con la sagoma di una "<Λ>" e con angolo OÌ tra i due bracci di supporto principali più esterni 2-1 da 17° a 25° come è mostrato nella figura. Le estremità superiori dei bracci principali 2-1 sono combinate ed incernierate alla piattaforma 3 per il pannello a celle solari ed un ammortizzatore pneumatico 12 è previsto su tale cerniera per smorzamento. Le loro estremità inferiori sono fissate sulla circonferenza esterna del piedistallo 1. Come è mostrato in figura 5 e in figura 6, detto piedistallo 1 comprende un cuscinetto a disco rotorico 1-1 fissato sulla piattaforma di montaggio 9 ed un coperchio 1-2 del cuscinetto a disco rotorico che può ruotare circonferenzialmente all'interno del cuscinetto 1-1 a disco rotorico. All'interno del cuscinetto 1-1 a disco rotorico è previsto un ingranaggio interno 1-3. Sul coperchio 1-2 del cuscinetto a disco rotorico, è installato un meccanismo ad ingranaggio riduttore planetario azionato circonferenzialmente 5 del piedistallo. In corrispondenza dell'estremità di uscita di tale meccanismo ad ingranaggio riduttore 5, è previsto un ingranaggio esterno 1-4 che sì impegna con l'ingranaggio interno 1-3 sul cuscinetto a disco rotorico 1-1. L'angolo di deflessione del coperchio 1-2 del cuscinetto a disco rotorico è di ±120°. Tra i bracci di supporto principali di sinistra e destra 2-1 vi è una traversa 2-2 su cui è fissato il dispositivo 6 di regolazione dell'angolo di elevazione della piattaforma. L'estremità dell'articolazione telescopica 7 sul dispositivo di sollevamento 6 è incernierata alla piattaforma 3 del pannello a celle solari. L'angolo β incluso tra la direzione di movimento dell'articolazione telescopica 7 e la direzione orizzontale è da 60° a 80°, come è mostrato in figura 3. I punti di incernieramento dei bracci di supporto principali 2-1 si trovano perpendicolarmente al di sopra del piedistallo 1 per cui il baricentro della piattaforma del pannello a celle solari e del complesso fotovoltaico ad energia solare supportati da essi è proprio nel centro del piedistallo 1, consentendo una distribuzione più uniforme degli sforzi. Il punto di incernieramento dell'articolazione telescopica 7 ed i punti di incernieramento dei bracci di supporto principali 2-1 non si trovano sulla medesima linea retta, per cui quando l'articolazione telescopica 7 viene azionata mediante il dispositivo di sollevamento 6 di regolazione dell'angolo di elevazione della piattaforma, la piattaforma 3 del pannello a celle solari si muove in movimento di sollevamento o abbassamento, e il campo di regolazione dell'angolo γ di elevazione della piattaforma è di da 0° a 55°. Entrambi detto meccanismo ad ingranaggio 5 riduttore planetario azionato circonferenzialmente del piedistallo e detto elemento di sollevamento 6 di regolazione dell'angolo di elevazione della piattaforma sono collegati ad un dispositivo elettrico di controllo 8 che li controlla o comanda.
Un'altra forma di realizzazione preferita è mostrata in figura 2. In corrispondenza della parte intermedia di detto telaio di supporto 2, è previsto un telaio di supporto ausiliare 11 che comprende 4 bracci di supporto ausiliari 11-1. Le estremità superiori dei bracci di supporto ausiliari 11-1 sono combinate ed incernierate alla piattaforma 3 del pannello a celle solari e questi punti di incernieramento si trovano sulla medesima linea retta con in punti di incernieramento dei bracci di supporto principali 2-1. Le estremità inferiori dei bracci di supporto ausiliari 11-1 sono fissate su un piedistallo 1. La traversa 2-2 è fissata su un lato dei bracci di supporto ausiliari 11-1. A questo punto, due bracci di supporto principali 2-1 sono installati su ciascun lato e simmetricamente fissati. L'intero supporto ha la sagoma di una "W".
Durante il funzionamento, il complesso fotovoltaico ad energia solare 4 rileva l'angolo della luce solare e rinvia queste informazioni al dispositivo di controllo elettrico 8, che attiverà controllo di movimento del meccanismo ad ingranaggio riduttore planetario azionato circonf erenzialmente 5 del piedistallo e del dispositivo di sollevamento 6 di regolazione dell'angolo di elevazione della piattaforma. L'ingranaggio riduttore 5 sposterà il telaio di supporto principale 2 portando il complesso fotovoltaico ad energia solare 4 in direzione circonferenziale, mentre il dispositivo di sollevamento 6 alzerà il complesso fotovoltaico ad energia solare 4, mantenendo alla fine tale complesso 4 nella posizione perpendicolare alla luce solare.
La capacità installata o di targa singola dell'apparecchiatura fotovoltaica del presente modello di utilità è di 11KW, e la sua potenza massima può raggiungere 12KW. Tale apparecchiatura può impiegare tali tipi di complessi ad energia solare e fornire un aumento del 35% dell'efficienza rispetto ai complessi ad energia solare di tipo fisso. Rispetto al sistema ad energia solare con sistema di inseguimento ad asse singolo, l'aumento dell'efficienza o rendimento supera il 15%.
Per gli esperti del presente campo tecnico, le precedenti due forme di realizzazione preferite potranno essere attuate in base alle istruzioni qui fornite e non è richiesta attività creativa. Naturalmente, è possibile attuare varie forme di realizzazione del presente modello di utilità, che possono essere realizzate dagli esperti in questo campo, dalla lettura degli insegnamenti qui forniti, senza richiedere attività creativa.

Claims (9)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura di generazione dì energia fotovoltaica del tipo atto ad inseguire automaticamente il sole, comprendente un piedistallo (1), installato su una piattaforma di montaggio (9), un telaio di supporto principale (2) installato sul piedistallo (1), una piattaforma (3) di pannello a celle solari installata sul telaio di supporto principale (2), e un complesso fotovoltaico ad energia solare (4) installato sulla piattaforma (3) del pannello a celle solari, in cui detto piedistallo è collegato alla e ruota rispetto alla piattaforma di montaggio (9), e un meccanismo (5) ad ingranaggio riduttore planetario azionato circonferenzialmente del piedistallo è installato sul piedistallo (1); detto telaio di supporto principale (2) includendo bracci di supporto principali di destra e sinistra (2-1), le cui estremità superiori sono incernierate alla piattaforma (3) del pannello a celle solari, e le cui estremità inferiori sono fissate sul piedistallo (1) formando una struttura del tipo a "V" con un angolo δ compreso tra 110° e 130°; tra i bracci di supporto principali di sinistra e destra (2-1) essendo prevista una traversa (2-2), su cui è fissato un dispositivo di sollevamento (6) di regolazione dell'angolo di elevazione della piattaforma; un'estremità di un'articolazione telescopica (7) del dispositivo di sollevamento (6) essendo incernierata alla piattaforma (3) del pannello a celle solari, i punti di incernieramento dei bracci di supporto principali (2-1) trovandosi direttamente al di sopra del piedistallo (1), e tali punti di incernieramento non essendo disposti sulla medesima linea retta con il punto di incernieramento dell'articolazione telescopica (7), detto meccanismo (5) ad ingranaggio di riduzione planetario azionato circonferenzialmente del piedistallo e detto dispositivo di sollevamento (6) di regolazione dell'angolo di elevazione della piattaforma essendo collegati ad un dispositivo elettrico di controllo (8).
  2. 2. Apparecchiatura di generazione di energia fotovoltaica atta ad inseguire automaticamente il sole secondo la rivendicazione 1, in cui detto piedistallo (1) comprende un cuscinetto a disco rotorico (1-1) fissato sulla piattaforma di montaggio (9) ed un coperchio (1-2) del disco rotorico in grado di ruotare circonferenzialmente all'interno del cuscinetto (1-1) del disco rotorico; un ingranaggio interno (1-3) essendo previsto sul cuscinetto (1-1) a disco rotorico, il motore (5) di azionamento circonferenziale del piedistallo essendo installato sul coperchio (1-2) del cuscinetto a disco rotorico, e l'estremità di uscita del meccanismo (5) ad ingranaggio di riduzione planetario azionato circonferenzialmente del piedistallo essendo dotato di un meccanismo ad ingranaggio planetario (1-4) che impegna l'ingranaggio interno (1-3) sul cuscinetto a disco rotorico (1-1).
  3. 3. Apparecchiatura di generazione di energia fotovoltaica atta ad inseguire automaticamente il sole secondo la rivendicazione 1, in cui detti bracci di supporto principali (2-1) includono almeno 2 bracci di sinistra e 2 bracci di destra installati e fissati simmetricamente .
  4. 4. Apparecchiatura di generazione di energia fotovoltaica atta ad inseguire automaticamente il sole secondo la rivendicazione 3, in cui detti bracci di supporto principali (2-1) sono installati, in corrispondenza di ciascun lato, con la sagoma di una "<Λ>" (con un angolo a compreso tra 17° e 25°), le estremità superiori di detti bracci di supporto principali (2-1) essendo combinate e incernierate alla piattaforma (3) del pannello a celle solari, le loro estremità inferiori essendo fissate sulla circonferenza esterna del piedistallo 1.
  5. 5. Apparecchiatura di generazione di energia fotovoltaica atta ad inseguire automaticamente il sole secondo la rivendicazione 1, in cui, in corrispondenza della parte intermedia di detto telaio di supporto principale (2) è previsto un telaio di supporto ausiliare (11) che è costituito da 4 bracci di supporto ausiliari (11-1); estremità superiori dì detti bracci di supporto ausiliari (11-1) essendo combinate ed incernierate alla piattaforma (3) del pannello a celle solari, tali punti di incernieramento trovandosi sulla medesima linea retta con i punti di incernieramento dei bracci di supporto principali (2-1), e le estremità inferiori dei bracci di supporto ausiliari (11-1) essendo fissate sul piedistallo (1); la traversa (2-2) essendo installata e fissata su un lato dei bracci di supporto ausiliari (11-1).
  6. 6. Apparecchiatura di generazione di energia fotovoltaica atta ad inseguire automaticamente il sole secondo la rivendicazione 1, in cui un ammortizzatore pneumatico di smorzamento (12) è previsto in corrispondenza della cerniera tra i bracci di supporto principali (21) e la piattaforma (3) del pannello a celle solari.
  7. 7. Apparecchiatura di generazione di energia fotovoltaica atta ad inseguire automaticamente il sole secondo la rivendicazione 1, in cui l’angolo β incluso tra la direzione di movimento di detta articolazione telescopica (7) e la direzione orizzontale è da 60° a 80°.
  8. 8. Apparecchiatura di generazione dì energia fotovoltaica atta ad inseguire automaticamente il sole secondo la rivendicazione 1, in cui il campo di regolazione dell'angolo γ di elevazione di detta piattaforma (3) del pannello a celle solari è tra 0° e 55°.
  9. 9. Apparecchiatura di generazione di energia fotovoltaica atta ad inseguire automaticamente il sole secondo la rivendicazione 1, in cui l'angolo di rotazione circonferenziale di detto piedistallo (1) è di 360°.
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