ITMI20100282A1 - Dispositivo ad inseguimento solare - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

DISPOSITIVO AD INSEGUIMENTO SOLARE

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo ad inseguimento solare del tipo precisato nel preambolo della prima rivendicazione.

In particolare, il dispositivo è atto ad essere disposto in un impianto fotovoltaico ed a garantire un posizionamento ottimale dei pannelli, costituenti il suddetto impianto, rispetto alla posizione del sole.

Come è noto, attualmente si sta cercando di incentivare la realizzazione d’impianti atti a fornire energia elettrica pulita ossia ricavata da fonti energetiche alternative e, in particolare, dal sole.

Una delle tipologie d’impianto più diffuse è pertanto quella solare, detta anche fotovoltaica, che è atta a trasformare l’energia solare in energia elettrica ed è in molti casi disposta su tetti d’abitazioni o edifici in genere.

Tali impianti fotovoltaici sono caratterizzati da un elevato costo di realizzazione, ma da un basso rendimento, il quale varia solitamente tra il 13% ed il 14%. Pertanto tali impianti sono contrassegnati da un elevato costo di realizzazione e manutenzione in rapporto all’energia da loro prodotta.

Per questo motivo è fondamentale avere impianti dotati di una maggiore efficienza, ossia che permettano di aumentare la produzione d’energia elettrica per unità di superficie captante.

Una delle tecnologie prevede l’utilizzo d’inseguitori solari i quali sono atti ad orientare i pannelli costituenti l’impianti in base alla posizione del sole.

Attualmente è presente una molteplicità di dispositivi ad inseguimento solare i quali si distinguono in monoassiale o biassiali a seconda del numero d’assi di rotazione del pannello.

I dispositivi monoassiali permettono di orientare la superficie captante che seguono la posizione del sole durante il suo moto giornaliero, ossia da Est ad Ovest. In alternativa, i suddetti dispositivi permettono la rotazione del pannello da Nord a Sud, ossia permettono al pannello di seguire il sole durante il suo moto stagionale.

Al contrario un sistema biassiale permette entrambi i suddetti movimenti, ossia permette di seguire il sole sia durante il suo moto stagionale sia durante quello giornaliero.

Pertanto, i dispositivi monoassiale sono atti a dare un incremento di rendimento dell’ordine 30%, mentre i biassiali di circa il 45%.

Per questo motivo, nonostante il fatto che i monoassiali siano più semplici e meno costosi, si sta cercando di sviluppare dispositivi biassiali che garantiscono un maggior rendimento rispetto agli altri.

I dispositivi d’inseguimento biassiale attualmente noti richiedono, per ciascun pannello costituente l’impianto fotovoltaico, due meccanismi indipendenti ciascuno dei quali è atto far compiere al pannello una delle due suddette rotazioni.

I suddetti movimenti del pannello possono essere ottenuti attraverso una pluralità di tecniche diverse.

Ad esempio, in una di loro il pannello è in grado di seguire il moto stagionale del sole grazie ad un meccanismo costituito da uno o più giunti cilindrici atti a far ruotare il pannello da Nord a Sud. Per la rotazione Est-Ovest viene generalmente prevista l’installazione del pannello su una piattaforma girevole, la quale ruotando gli consente di seguire il moto giornaliero del sole. La tecnica nota sopra citata presenta alcuni importanti inconvenienti.

Infatti, gli impianti fotovoltaici muniti di dispositivi ad inseguimento solare sono caratterizzati da ingombri elevati.

Inoltre, a causa dei dispositivi di movimentazione, sono difficilmente integrabili nel tetto.

Pertanto questi impianti degradano l’aspetto estetico degli edifici e, di conseguenza, sono scarsamente utilizzati.

Un altro problema dei dispositivi ad inseguimento attualmente noti è rappresentato dall’elevata complessità costruttiva dovuta all’ingente numero di componenti di cui sono composti.

Inoltre tali dispositivi sono costosi sia in fase d’acquisto sia di manutenzione.

Un ulteriore problema connesso all’elevato numero di componenti è rappresentato dalla bassa affidabilità del dispositivo ad inseguimento solare.

Un non secondario problema è rappresentato dalla necessità di disporre su ciascun pannello un dispositivo d’inseguimento.

In questa situazione il compito tecnico alla base della presente invenzione è ideare un dispositivo ad inseguimento solare in grado di ovviare sostanzialmente agli inconvenienti citati.

Nell'ambito di detto compito tecnico è un importante scopo dell'invenzione ideare un dispositivo di semplice realizzazione, economico ed affidabile. Un altro importante scopo dell'invenzione è ideare un dispositivo atto a movimentare una pluralità di pannelli.

Un ulteriore scopo dell'invenzione è realizzare un dispositivo d’ingombri ridotti e quindi di basso impatto visivo.

Il compito tecnico e gli scopi specificati sono raggiunti da un dispositivo ad inseguimento solare come rivendicato nell’annessa Rivendicazione 1.

Esecuzioni preferite sono evidenziate nelle sottorivendicazioni.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell’invenzione sono di seguito chiariti dalla descrizione dettagliata di un’esecuzione preferita dell’invenzione, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:

la Fig. 1 mostra, in prospettiva, il dispositivo secondo l’invenzione;

la Fig. 2a illustra una prima vista in alzato del dispositivo;

la Fig. 2b riporta una seconda vista in alzato del dispositivo opposta alla precedente;

la Fig. 2c riporta un primo particolare del dispositivo;

la Fig. 3 evidenzia, in prospettiva, un secondo particolare del dispositivo;

la Fig. 4 presenta una vista in sezione del secondo particolare eseguita lungo la sezione IV-IV della figura 3; e

la Fig. 5 rappresenta una vista prospettica con una pluralità di dispositivi secondo l’invenzione connessi tra di loro.

Con riferimento alle Figure citate, il dispositivo ad inseguimento solare secondo l'invenzione è globalmente indicato con il numero 1.

Esso è atto a movimentare almeno un elemento captante, ossia un qualsiasi elemento in grado di raccogliere l'energia solare permettendo, pertanto, un suo successivo sfruttamento tramite trasformazione in energia termica o elettrica. Nel primo caso, l’elemento captante è ad esempio un pannello solare, nel secondo caso un pannello fotovoltaico 2, una parabola a concentrazione o altro elemento similare. Di seguito, si farà riferimento al solo pannello fotovoltaico 2, ma tale elemento potrà essere sostituito da un qualsiasi altro elemento captante.

Il dispositivo 1 è quindi atto a movimentare pannelli fotovoltaici 2 costituenti un impianto fotovoltaico 3, mostrato in Fig 5, e, in particolare, consente a ciascun pannello 2 di seguire gli spostamenti del sole. Più in dettaglio il dispositivo 1 è atto a permettere a ciascun pannello 2 di seguire sia il moto giornaliero sia il moto stagionale del sole.

Il dispositivo ad inseguimento solare 1 comprende almeno un pannello fotovoltaico 2, atto a captare l’energia solare, almeno una struttura di sostegno 4, atta a sostenere il suddetto pannello 2, almeno un meccanismo di movimentazione 5, atto a movimentare almeno uno dei pannelli 2, ed almeno un elemento di giunzione 6 atto a permettere al pannello fotovoltaico 2 di ruotare rispetto alla struttura di sostegno 4.

Il pannello fotovoltaico 2 è di tipo noto e, preferibilmente, presenta una superficie captante compresa tra 1 e 2 metri quadri. Ad esempio, il pannello 2 ha una superficie captante pari a 2 metri quadri ed ha, pertanto, una potenza di picco pari a 280 Wp.

La struttura di sostegno 4 è vantaggiosamente composta di una pluralità di profilati 7 e sono opportunamente vincolati su una superficie d’appoggio, non rappresentata nelle figure. In particolare la suddetta superficie d’appoggio è costituita da un tetto di un edificio o, in alternativa da un suolo. In partciolare, la superficie d’appoggio 4 è preferibilmente costituita da suolo e, quindi, l’impianto è a terra.

Più in dettaglio, la struttura di sostegno 4 presenta almeno un profilato orizzontale 7a, ossia con direzione prevalente di sviluppo 7c sostanzialmente parallela al suolo, sul quale è vincolato almeno un profilato verticale 7b, su cui è vantaggiosamente disposto un unico pannello 2. Pertanto, all’interno di un impianto fotovoltaico 3 viene previsto un numero di profilati verticali 7b pari a quello dei pannelli 2.

Infine, i profilati 7a e 7b sono preferibilmente cavi ed hanno un profilo quadrato o, alternativamente, rettangolare.

In un’ulteriore alternativa non mostrata in figura, i profilati 7 sono del tipo a doppia “T” ed è prevista un’apposita giunzione atta permettere di vincolare tra loro i due profilati 7a e 7b.

Preferibilmente su un profilato orizzontale 7a sono previsti quattro profilati 7b e, pertanto, quattro pannelli fotovoltaici 2. In un impianto fotovoltaico con un elevato numero di pannelli 2, essi sono opportunamente divisi in file costituite da sedici pannelli 2 disposti su quattro profilati orizzontali 7a.

Inoltre, tra il profilato verticale 7a ed il pannello fotovoltaico 2 viene previsto un telaio 8 solidale al pannello 2.

In particolare il telaio 8 definisce una superficie d’appoggio per il pannello 2 presenta vantaggiosamente una sagoma a doppio T realizzata tramite una piastra opportunamente conformata o, in alternativa, una pluralità di piastre vincolate tra loro tramite mezzi di collegamento irrisolvibili, come ad esempio saldature.

Tra il pannello 2 e la struttura 4 e, in particolare tra il telaio 8 ed il profilato verticale 7b, è previsto l’elemento di giunzione 6 che permette un moto relativo tra i suddetti particolari.

In particolare, il suddetto elemento 6 è vantaggiosamente costituito da un unico organo atto a permettere al pannello fotovoltaico 2 di compiere due rotazioni secondo due assi distinti e, preferibilmente, sostanzialmente perpendicolari tra loro.

Più precisamente l’elemento di giunzione 6 è atto a permettere al pannello fotovoltaico 2 di seguire il sole sia durante il moto giornaliero, consentendo una rotazione Est-Ovest, sia durante quello stagione, consentendo una rotazione Nord-Sud.

L’elemento 6 è preferibilmente uno snodo sferico, mostrato in Fig 2c.

Una delle suddette due rotazioni è ottenuta tramite il meccanismo di movimentazione 5 atto a movimentare simultaneamente almeno uno dei pannelli 2 costituenti un impianto fotovoltaico 3. In particolare, il meccanismo 5 è preferibilmente atto a ruotare contemporaneamente tutti i pannelli 2 disposti su una fila secondo la rotazione Est-Ovest.

Infine, il meccanismo 5 è messo in posizione centrale, ossia in maniera tale che alla sua sinistra ed alla sua destra sia presente un egual numero di pannelli 2. In particolare, il meccanismo di movimentazione 5 ha otto pannelli 2 a destra e otto a sinistra.

Tale meccanismo di movimentazione 5 comprende vantaggiosamente almeno una trasmissione flessibile, ciascuna delle quali è atta a far ruotare un pannello 2, ed almeno un organo di comando 10 atto a comandare la suddetta trasmissione flessibile.

La trasmissione flessibile comprende almeno un cavo bowden 9 il quale include, in maniera nota, un cavo 9a, solitamente metallico ed atto a trasmettere una forza meccanica tra i due estremi del suddetto cavo, ed un involucro 9b, preferibilmente di materiale plastico, atto ad avvolgere almeno parzialmente il cavo 9a proteggendolo da eventuali agenti atmosferici.

In particolare, il cavo 9a è atto a scorrere all’interno dell’involucro 9b, il quale, rimanendo fermo, non è soggetto a sfregamenti e quindi ad usura.

In conclusione, ciascun cavo bowden 9 viene vantaggiosamente vincolato al pannello 2 e all’organo di comando 10 permettendo la trasmissione del moto tra i due suddetti componenti. Più in dettaglio il cavo 9a ha i due capi vincolati al pannello 2 ed all’organo 10, mentre l’involucro 9b è disposto all’interno dei profilati 7 evitando quindi il contatto tra il cavo 9a ed i detti profilati 7. Infine, l’involucro 9b può prevedere un particolare di vincolamento, non mostrato in figura, che renda l’involucro 9b solidale al profilato 7 permettendogli di rimanere fermo durante i movimenti del cavo 9a.

In particolare, il suddetto organo di comando 10 è pertanto atto a porre in trazione il suddetto cavo 9a e, quindi, a far ruotare il pannello 2. Più in dettaglio, l’organo 10 è atto a muovere contemporaneamente tutti i pannelli 2 disposti su una fila grazie ad una pluralità di cavi bowden 9.

L’organo di comando 10, mostrato nelle Fig 3 e 4, comprende poi vantaggiosamente una madrevite 11, su cui sono vincolati i cavi 9a, una vite di manovra 12, atta a comandare la traslazione della madrevite 11, ed un corpo di sostegno 13 su cui sono disposti i suddetti componenti.

L’organo 10 è vincolato al profilato orizzontale 7a in maniera tale che la vite 12 abbia l’asse di rotazione sostanzialmente coincidente con la direzione prevalente di sviluppo 7c del profilato 7a, mentre la madrevite 11 presenta vantaggiosamente una porzione interna 11a impegnata alla suddetta vite 12 ed una porzione esterna 11b opportunamente collegata alla porzione centrale 11a e su cui sono vincolate le estremità dei cavi 9a, come illustrato dalla Fig 4.

Il corpo di sostegno 13 presenta preferibilmente una parte centrale 13a che vincola la madrevite 11 in maniera tale da permettere la sola traslazione della stessa in direzione pressoché coincidente con la direzione di sviluppo 7c. Infine il corpo di sostegno 13 è vantaggiosamente munibile di un finale 13b munito d’appositi mezzi di regolazione 14, come ad esempio viti, atti a permettere di regolare la lunghezza del filo e, quindi, di tarare la posizione iniziale e finale del pannello 2, ossia gli estremi della rotazione comandata attraverso il meccanismo di movimentazione 5 appena descritto.

Infine, il dispositivo ad inseguimento solare 1 può vantaggiosamente comprendere almeno un’unità equilibrante 15 atta ad equilibrare la forza esercitata sul pannello 2 dal meccanismo 5. In particolare, su ogni pannello 2 viene preferibilmente disposta un’unità equilibrante 15 atta ad equilibrare la forza esercitata dal cavo bowden 9 sul pannello stesso garantendone la stabilità e permettendogli, pertanto, di mantenere la posizione desiderata.

Più in dettaglio, tale unità equilibrante 15 è preferibilmente vincolata al profilato verticale 7b ed al telaio 8 e può essere costituita da una molla precaricata, una molla a gas o altro elemento atto a svolgere la suddetta funzione. Essa è disposta dalla parte opposta rispetto al cavo bowden 9, mostrato nelle Fig 3 e 4. Inoltre il meccanismo di movimentazione 5 può comprendere un motore, non mostrato in figura, atto a comandare almeno un organo 10 e, in particolare, la rotazione di almeno una vite 12. In particolare il motore è preferibilmente di tipo elettrico.

In prossimità di ciascun organo di comando 10 può essere vantaggiosamente posizionabile il motore o, preferibilmente, si può disporre un unico motore per tutto l’impianto 3. In questo caso il motore è opportunamente munito di vantaggiosi cinematismi, quali ad esempio giunti oldham, atti a permettere di movimentare simultaneamente tutti gli organi di comando 10 e, pertanto, tutti i pannelli 2 costituenti l’impianto fotovoltaico 3.

La prima delle suddette rotazioni, quella Est-Ovest, è pertanto eseguita automaticamente da almeno un meccanismo di movimentazione 5 atto preferibilmente a muovere simultaneamente tutti pannelli fotovoltaici 2 disposti su una fila. Al contrario, la seconda rotazione, quella Nord-Sud, può essere eseguita in maniera automatica tramite un secondo meccanismo di movimentazione 5, analogo al precedente e non mostrato in figura, o, alternativamente, in maniera manuale.

In questo secondo caso è previsto un apparato di regolazione 16, illustrato nelle Fig 2a e 2b, comprendente un’asta 17, atta a comandare la rotazione Nord-Sud del pannello 2, un appoggio 18 atto a sostenere l’asta 17, un sistema di fermo 19, solidale all’appoggio 18 ed atto a vincolare la suddetta asta 17 nella posizione desiderata.

L’asta 17 è vantaggiosamente vincolata al pannello 2 lungo l’asse della rotazione Est-Ovest tramite un particolare 20, come ad esempio un snodo sferico, atto a permettere la rotazione del pannello 2 rispetto all’asta stessa. L’elemento di fermo 19 consente all’asta 17 di scorrere al suo interno adattando l’inclinazione del pannello 2 rispetto alla posizione del sole durante il suo moto stagionale ed è preferibilmente costituito da una vite o altro elemento similare, atto a vincolare l’asta 17 allo stesso elemento di fermo evitando moti indesiderati del pannello 2.

Un’ulteriore soluzione, atta a permettere al pannello 2 di seguire il sole durante il suo moto stagionale, prevede un dispositivo telescopico non mostrato in figura.

In questo caso vengono disposti preferibilmente due profilati: uno inferiore, ed uno superiore atto a scorrere in direzione sostanzialmente perpendicolare al pannello 2 sovrapponendosi al suddetto profilato inferiore. Tale movimento è vantaggiosamente di tipo automatico ed ottenuto da un opportuno meccanismo di scorrimento.

Il suddetto meccanismo comprende preferibilmente almeno un motore, atto a traslare il suddetto profilato superiore rispetto a quello inferiore, ed una pluralità di cuscinetti a rulli atti a guidare la suddetta traslazione.

Il funzionamento del dispositivo ad inseguimento solare 1, sopra descritto in senso strutturale, è il seguente.

Non appena il sole sorge il pannello 2 si trova nella posizione iniziale, ossia con la massima inclinazione possibile quando è rivolto verso Est.

Man mano che il sole si muove da Est ad Ovest, il meccanismo di movimentazione 5 fa ruotare il pannello 2 permettendogli di avere ad ogni istante la superficie captante in posizione ideale.

In particolare, la vite 12, posta in movimento dal motore, determina lo spostamento della madrevite 11 che, grazie ai cavi bowden 9, determina la suddetta rotazione del pannello 2.

Più in dettaglio, la rotazione della vite 12 provoca uno spostamento secondo la direzione 7a della madrevite 11. Tale movimento determina un sostanzialmente equivalente spostamento dei cavi 12a i quali, essendo solidali al pannello 2, pongono in rotazione i rispettivi pannelli 2 di un angolo direttamente proporzionale al suddetto spostamento della madrevite 11 e, quindi, alla rotazione della vite 12.

Infine durante la notte, il meccanismo di movimentazione 5 riporta i pannelli 2 nella posizione iniziale.

Quando cambia la posizione del sole a causa del suo moto stagionale il pannello 2 subisce una rotazione secondo la direzione Nord-Sud.

In particolare, tramite il sistema di fermo 19, viene allentato il dispositivo di fermo 19 e, quindi, movimentando l’asta 17, è regolata la posizione del pannello 2 rispetto a quella del sole. Una volta che la superficie captante è in posizione corretta il dispositivo di fermo viene nuovamente serrato vincolando l’asta 17 ed il pannello 2 nella posizione desiderata.

L'invenzione consente importanti vantaggi.

Un numero di componenti meccanici ridotto ed è pertanto semplice ed affidabile ed anche di basso costo sia d’acquisto sia di manutenzione.

Un importante vantaggio è rappresentato dalla possibilità di movimentare simultaneamente più elementi captanti con un unico organo di comando 10. Inoltre tutti gli elementi captanti costituenti un impianto 3 sono movimentabili da un unico motore elettrico.

L’utilizzo di giunti sferici permette di limitare gli ingombri dell’impianto il quale è caratterizzato da un minore impatto visivo. Pertanto, un impianto 3, grazie al dispositivo 1, ha un aspetto piacevole.

Inoltre l’utilizzo dei cavi bowden 9 e dei mezzi di regolazione 14 permette di regolare in maniera semplice sia la posizione degli elementi captanti che l’ampiezza del loro moto.

L'invenzione è suscettibile di varianti rientranti nell'ambito del concetto inventivo.

Tutti i dettagli sono sostituibili da elementi equivalenti ed i materiali, le forme e le dimensioni possono essere qualsiasi.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo ad inseguimento solare (1) comprendente, almeno un elemento captante atto a captare l’energia solare; almeno una struttura di sostegno (4) atta a sostenere detto elemento captante; e almeno un meccanismo di movimentazione (5) atto a movimentare almeno uno di detti pannelli (1) caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un elemento di giunzione (6) atto a permettere due rotazioni secondo due assi distinti di detto elemento captante rispetto a detta struttura di sostegno (4) permettendo a detto elemento captante di seguire il sole durante il suo moto giornaliero e stagionale.
2. 2. Dispositivo ad inseguimento solare (1) secondo la rivendicazione 1, detto elemento di giunzione (6) è uno snodo sferico.
3. 3. Dispositivo ad inseguimento solare (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti elementi di giunzione (6) sono in numero di due.
4. 4. Dispositivo ad inseguimento solare (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, detto meccanismo di movimentazione (5) è atto a movimentare simultaneamente almeno uno di detti elementi captanti.
5. 5. Dispositivo ad inseguimento solare (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto meccanismo di movimentazione (5) comprende almeno una trasmissione flessibile atta a movimentare detti elementi captanti ed almeno un organo di comando atto a comandare almeno una di detta trasmissione flessibile.
6. 6. Dispositivo ad inseguimento solare (1) secondo la rivendicazione 5, in cui detta trasmissione flessibile è un cavo bowden (12)
7. 7 . Dispositivo ad inseguimento solare (1) secondo una o più delle rivendicazione precedente 6, in cui detto cavo bowden (12) atto a determinare la rota zione di detti elementi captanti secondo la direzione Est-Ovest.
8. 8. Dispositivo ad inseguimento solare (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti 5-7, in cui detto meccanismo di movimentazione (5) comprende un’unità equilibrante atta ad equilibrare la forza di detto cavo bowden (12) garantendo la corretta posizione di detto elemento captante.
9. 9. Dispositivo ad inseguimento solare (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto organo di comando (10) comprende una madrevite (13) atta a movimentare contemporaneamente una pluralità di cavi bowden (9).
10. 10. Dispositivo ad inseguimento solare (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento captante è un pannello fotovoltaico (2).