ITMI20100469A1

ITMI20100469A1 - PHOTOVOLTAIC GREENHOUSE WITH OPTIMIZED EFFICIENCY.

Info

Publication number: ITMI20100469A1
Application number: IT000469A
Authority: IT
Inventors: Silvio Rubbia
Original assignee: Gramma S R L
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2011-09-24
Also published as: IT1399481B1

Description

â€œSERRA FOTOVOLTAICA AD EFFICIENZA OTTIMIZZATAâ€ “PHOTOVOLTAIC GREENHOUSE WITH OPTIMIZED EFFICIENCY”

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Il presente trovato riguarda una serra fotovoltaica ad efficienza ottimizzata. The present invention relates to a photovoltaic greenhouse with optimized efficiency.

PiÃ¹ particolarmente, il trovato riguarda una serra fotovoltaica che offre sia un ambiente ottimale per la coltivazione entro la serra, sia una resa ottimale dal punto di vista energetico. More particularly, the invention relates to a photovoltaic greenhouse which offers both an optimal environment for cultivation within the greenhouse and an optimal yield from the energy point of view.

Come Ã ̈ noto, le serre fotovoltaiche sono strutture leggere di ferro o di legno, utilizzate per coltivazione agricola o per floricoltura, il cui tetto, realizzato normalmente a falda unica esposta a sud, Ã ̈ coperto da pannelli fotovoltaici. As is known, photovoltaic greenhouses are light iron or wooden structures, used for agricultural cultivation or for floriculture, whose roof, normally made with a single pitch facing south, is covered by photovoltaic panels.

In base alle dimensioni del terreno possono venire montati insieme due o piÃ¹ moduli di serra. Depending on the size of the land, two or more greenhouse modules can be assembled together.

I costi di produzione, a differenza degli impianti fotovoltaici disposti a terra, vengono notevolmente abbattuti poichÃ© le serre sono generalmente edificate su terreni piani con una preparazione piÃ¹ semplice e dato che viene usato per coltivazione un substrato che l'agricoltore stesso procura a sue spese. The production costs, unlike the photovoltaic systems arranged on the ground, are significantly reduced since the greenhouses are generally built on flat land with a simpler preparation and given that a substrate is used for cultivation that the farmer himself procures at his own expense. .

La continua presenza di persone sul posto di lavoro ed il fatto che il palco fotovoltaico Ã ̈ un impianto sul tetto, fa sÃ¬ che i costi di sorveglianza vengano ridotti al minimo. The constant presence of people in the workplace and the fact that the photovoltaic stage is a rooftop installation means that surveillance costs are reduced to a minimum.

Da ciÃ² ne consegue che le serre fotovoltaiche, quando progettate con questo criterio, stanno divenendo sempre piÃ¹ attraenti per la loro capacitÃ di trasmettere lâ€™illuminazione solare per la coltivazione entro la serra e al contempo di fornire energia elettrica mediante i pannelli fotovoltaici che ricoprono il tetto a singola falda della serra stessa. From this it follows that photovoltaic greenhouses, when designed with this criterion, are becoming more and more attractive due to their ability to transmit solar lighting for cultivation within the greenhouse and at the same time to supply electricity through the photovoltaic panels that cover the single pitched roof of the greenhouse itself.

Dato che le serre fotovoltaiche devono garantire al contempo la produzione agricola e la produzione di energia elettrica dell'impianto fotovoltaico, le colture che hanno necessitÃ di sola luce diffusa sono sicuramente tra le piÃ¹ adatte per le serre fotovoltaiche attuali, ma queste colture sono fortemente limitanti e penalizzanti una produzione agricola come richiesta dal mercato. Given that photovoltaic greenhouses must guarantee agricultural production and the production of electricity from the photovoltaic system at the same time, crops that need only diffused light are certainly among the most suitable for current photovoltaic greenhouses, but these crops are highly limiting. and penalizing agricultural production as required by the market.

Per contro, le colture che necessitano di luce diretta e notevole intensitÃ , e che sono la maggioranza, devono essere impostate in serre fotovoltaiche in cui i moduli non coprano l'intera superficie del tetto della serra ma siano disposti a scacchiera in alternanza con pannelli totalmente trasparenti, in modo da garantire un certo irraggiamento solare durante l'arco della giornata. On the other hand, the crops that need direct light and considerable intensity, and which are the majority, must be set up in photovoltaic greenhouses in which the modules do not cover the entire surface of the greenhouse roof but are arranged in a checkerboard pattern alternating with totally panels. transparent, in order to guarantee a certain solar radiation during the day.

In sostanza, la superficie con pannelli, per essere altamente efficiente, deve assorbire quanta piÃ¹ irradiazione possibile, non facendo quindi passare luce all'interno della serra. Questa esigenza Ã ̈ tuttavia in contrasto con il fatto che le colture richiedono di ricevere luce sufficiente. In essence, the paneled surface, to be highly efficient, must absorb as much radiation as possible, thus not letting light into the greenhouse. This need, however, is in contrast to the fact that crops require sufficient light.

A tal fine, possono essere previsti moduli fotovoltaici che presentano all'interno del medesimo modulo la configurazione a scacchiera sopra definita, ossia, invece di avere moduli fotovoltaici disposti a scacchiera in alternanza con pannelli totalmente trasparenti, all'interno del medesimo modulo vi sono sotto-moduli fotovoltaici (celle) disposti a scacchiera alternati a sotto-moduli trasparenti. For this purpose, photovoltaic modules can be provided which have the aforementioned checkerboard configuration within the same module, i.e., instead of having photovoltaic modules arranged in a checkerboard pattern alternating with totally transparent panels, within the same module there are below - photovoltaic modules (cells) arranged in a checkerboard pattern alternating with transparent sub-modules.

Tuttavia, le soluzioni sopra esposte, oltre a risultare costose per la loro realizzazione, non mostrano un'adeguata efficienza sia per quanto riguarda la produzione di energia elettrica, sia per quanto riguarda le coltivazioni che possono essere effettuate entro la serra. However, the solutions described above, in addition to being expensive for their implementation, do not show adequate efficiency both as regards the production of electricity and as regards the crops that can be carried out inside the greenhouse.

La domanda di brevetto MI2009A-001561 descrive una serra fotovoltaica che presenta un tetto con la medesima porzione di esso totalmente priva di pannelli fotovoltaici in modo da permettere ai raggi solari incidenti di irraggiare totalmente la superficie di fondo della serra, e una porzione restante del tetto provvista invece di pannelli fotovoltaici aventi una capacitÃ di assorbimento di raggi solari incidenti crescente da un valore minimo in corrispondenza del confine con la porzione del tetto priva di pannelli fotovoltaici, ad un valore massimo in corrispondenza del colmo del tetto. Patent application MI2009A-001561 describes a photovoltaic greenhouse that has a roof with the same portion of it totally devoid of photovoltaic panels so as to allow incident solar rays to totally irradiate the bottom surface of the greenhouse, and a remaining portion of the roof instead it is equipped with photovoltaic panels having an absorption capacity of incident solar rays increasing from a minimum value at the border with the portion of the roof without photovoltaic panels, to a maximum value at the ridge of the roof.

Tale soluzione permette di avere un irraggiamento ottimale della superficie di fondo della serra, su cui vengono realizzate le coltivazioni. This solution allows to have an optimal irradiation of the bottom surface of the greenhouse, on which the crops are made.

Inoltre, la serra fotovoltaica della sopracitata domanda di brevetto, a nome della medesima richiedente della presente domanda, Ã ̈ provvista con una porzione di estensione che si estende oltre il colmo del tetto, a prolungamento della porzione provvista di pannelli fotovoltaici. Furthermore, the photovoltaic greenhouse of the aforementioned patent application, in the name of the same applicant of the present application, is provided with an extension portion that extends beyond the ridge of the roof, as an extension of the portion provided with photovoltaic panels.

La soluzione sopra esposta permette quindi di sfruttare interamente una superficie di tetto in cui Ã ̈ possibile collocare pannelli fotovoltaici aventi un grado di assorbimento dell'energia solare pari al 100%. The above solution therefore allows to fully exploit a roof surface in which it is possible to place photovoltaic panels having a degree of absorption of solar energy equal to 100%.

Tuttavia, la regione di prolungamento del tetto, pur essendo efficiente dal punto di vista dello sfruttamento energetico, risulta essere sostanzialmente fragile, in quanto esposta all'azione del vento, e quindi ciÃ² non consente di ottenere una struttura a terra sufficientemente robusta. However, the roof extension region, while being efficient from the point of view of energy exploitation, is substantially fragile, as it is exposed to the action of the wind, and therefore this does not allow to obtain a sufficiently robust ground structure.

Inoltre, le serre fotovoltaiche del tipo precedentemente citato ossia realizzate in accordo con la domanda di brevetto sopra menzionata, non realizzano condizioni ottimali di ventilazione naturale e quindi Ã ̈ necessario che il tetto venga raffreddato nei periodi estivi, ad esempio con getti di acqua, per abbassare la temperatura. Furthermore, the photovoltaic greenhouses of the type mentioned above, i.e. built in accordance with the aforementioned patent application, do not achieve optimal natural ventilation conditions and therefore it is necessary that the roof is cooled in summer, for example with water jets, to lower the temperature.

Inoltre, il raffreddamento Ã ̈ ottenuto mediante passaggio di aria da aperture disposte in corrispondenza delle pareti verticali della serra. Tuttavia, tali aperture non sono realizzate in modo da ottenere un efficiente flusso di aria al di sotto dei pannelli fotovoltaici che possa, in combinazione con i getti di acqua sopra menzionati, contribuire a ridurre sufficientemente la temperatura dei pannelli fotovoltaici suddetti, nÃ© realizzano una adeguata uniformitÃ termica allâ€™interno della serra stessa. Furthermore, cooling is obtained by passing air through openings arranged in correspondence with the vertical walls of the greenhouse. However, these openings are not made in such a way as to obtain an efficient flow of air under the photovoltaic panels which can, in combination with the water jets mentioned above, contribute to sufficiently reduce the temperature of the aforementioned photovoltaic panels, nor do they achieve a adequate thermal uniformity inside the greenhouse itself.

Compito precipuo del presente trovato Ã ̈ quello di realizzare una serra fotovoltaica che abbia un'elevata soliditÃ strutturale, pur mantenendo un tetto con una porzione di prolungamento del medesimo, coperta con pannelli fotovoltaici. The aim of the present invention is to provide a photovoltaic greenhouse which has a high structural solidity, while maintaining a roof with an extension portion thereof, covered with photovoltaic panels.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato Ã ̈ quello di realizzare una serra fotovoltaica in cui sia realizzata un'efficiente circolazione di aria al fine di abbassare la temperatura dei pannelli fotovoltaici che perdono efficienza quando raggiungono temperature elevate e ventilare. Within this aim, an object of the present invention is to provide a photovoltaic greenhouse in which an efficient circulation of air is provided in order to lower the temperature of the photovoltaic panels which lose efficiency when they reach high temperatures and to ventilate.

Un altro scopo del presente trovato Ã ̈ quello di realizzare una serra fotovoltaica in cui il prolungamento del tetto della serra possa essere considerato parte integrale della serra stessa, perchÃ© integrato funzionalmente in essa. Another object of the present invention is to provide a photovoltaic greenhouse in which the extension of the greenhouse roof can be considered an integral part of the greenhouse itself, because it is functionally integrated therein.

Un altro scopo del presente trovato Ã ̈ quello di realizzare una serra fotovoltaica in cui la circolazione di aria nella serra possa avvenire sia per convezione naturale sia per convezione forzata, con maggiore facilitÃ e omogeneitÃ termica e con minore attrito parietale al moto per garantire una coltivabilitÃ di qualitÃ all'interno della serra stessa. Another object of the present invention is to provide a photovoltaic greenhouse in which the circulation of air in the greenhouse can take place both by natural convection and by forced convection, with greater ease and thermal homogeneity and with less wall friction in motion to ensure cultivability. quality inside the greenhouse itself.

Non ultimo scopo del presente trovato Ã ̈ quello di realizzare una serra fotovoltaica che sia di elevata affidabilitÃ , di relativamente semplice realizzazione ed a costi competitivi. Not least object of the present invention is to provide a photovoltaic greenhouse which is highly reliable, relatively simple to manufacture and at competitive costs.

Questo compito, nonchÃ© questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da una serra fotovoltaica, comprendente una struttura di sostegno di un tetto ad almeno una falda, caratterizzata dal fatto che detta struttura di sostegno comprende almeno due pareti contrapposte di cui una parete verticale rispetto alla superficie di fondo di detta serra ed una parete inclinata rispetto alla normale a detta superficie di fondo, detto tetto raccordandosi, in corrispondenza del colmo, a detta parete inclinata. This task, as well as these and other purposes which will appear better later, are achieved by a photovoltaic greenhouse, comprising a support structure for a roof with at least one pitch, characterized in that said support structure comprises at least two opposite walls of which a vertical wall with respect to the bottom surface of said greenhouse and a wall inclined with respect to the normal to said bottom surface, said roof joining, at the ridge, to said inclined wall.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, del modulo di connettivitÃ secondo il presente trovato, illustrate a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the description of preferred but not exclusive embodiments of the connectivity module according to the present invention, illustrated by way of non-limiting example in the accompanying drawings, in which:

la Fig. 1 illustra la struttura di serra secondo il trovato in vista prospettica; Fig. 1 illustrates the greenhouse structure according to the invention in a perspective view;

la Fig. 2 illustra in vista schematica in alzato laterale la serra fotovoltaica secondo il presente trovato, con le finestrature in posizione di chiusura; e Fig. 2 is a schematic side elevation view of the photovoltaic greenhouse according to the present invention, with the windows in the closed position; And

la Fig. 3 illustra in vista schematica in alzato laterale la serra fotovoltaica secondo il presente trovato, con le finestrature in posizione di apertura. Fig. 3 is a schematic side elevation view of the photovoltaic greenhouse according to the present invention, with the windows in the open position.

Con riferimento alla figura, la serra fotovoltaica secondo il trovato, globalmente indicata dal numero di riferimento 1, comprende una struttura di supporto 2 provvista di un tetto ad una falda 3, atto a definire la serra. Opportunamente, il tetto 3 Ã ̈ inclinato ad esempio di un angolo di circa 11° rispetto al terreno. Tale angolo puÃ² essere variato a seconda delle esigenze. Il tetto 3 Ã ̈ coperto con pannelli fotovoltaici. PiÃ¹ precisamente, una porzione 3a del tetto Ã ̈ totalmente sprovvista di pannelli fotovoltaici, in modo da risultare trasparente ai raggi solari e permettere quindi di coltivare piante e simili entro la serra. With reference to the figure, the photovoltaic greenhouse according to the invention, globally indicated by the reference number 1, comprises a support structure 2 provided with a pitched roof 3, able to define the greenhouse. Conveniently, the roof 3 is inclined, for example, at an angle of about 11 ° with respect to the ground. This angle can be varied according to needs. Roof 3 is covered with photovoltaic panels. More precisely, a portion 3a of the roof is totally devoid of photovoltaic panels, so as to be transparent to the sun's rays and therefore allow plants and the like to be grown inside the greenhouse.

In sostanza, la porzione 3a di tetto risulta essere totalmente priva di pannelli fotovoltaici e la porzione Ã ̈ tale per cui i raggi sono incidenti attraverso di essa arrivano ad irraggiare completamente, per gran parte del giorno, la superficie di fondo 3b utile per la coltivazione. Basically, the portion 3a of the roof appears to be totally devoid of photovoltaic panels and the portion is such that the rays are incident through it, fully irradiating, for most of the day, the bottom surface 3b useful for cultivation. .

La restante porzione 3c del tetto 3 Ã ̈ provvista di pannelli fotovoltaici 10 aventi un grado di assorbimento dei raggi solari proporzionalmente crescente man mano che si raggiunge il colmo del tetto a singola falda 3. The remaining portion 3c of the roof 3 is provided with photovoltaic panels 10 having a proportionally increasing degree of absorption of the sun's rays as the ridge of the single pitched roof 3 is reached.

Opportunamente, il tetto 3 prevede un'ulteriore regione 3d disposta come prolungamento della regione 3c, oltre il colmo 6 del tetto, per sfruttare ottimamente la superficie di tetto in cui Ã ̈ possibile collocare pannelli fotovoltaici 10 aventi un grado di assorbimento dell'energia solare pari al 100%. Conveniently, the roof 3 provides a further 3d region arranged as an extension of the region 3c, beyond the ridge 6 of the roof, to optimally exploit the roof surface in which it is possible to place photovoltaic panels 10 having a degree of absorption of solar energy. equal to 100%.

Opportunamente, la porzione 3d di prolungamento del tetto Ã ̈ raccordata alla superficie di fondo della serra mediante una parete inclinata 20. Pertanto, il tetto 3 della serra fotovoltaica Ã ̈ sorretto da una parete verticale 21 che Ã ̈ disposta ortogonale al terreno e da una parete inclinata 20 che Ã ̈ disposta secondo un angolo da 10° a 40° rispetto alla normale al suolo. Conveniently, the 3d portion of the roof extension is connected to the bottom surface of the greenhouse by means of an inclined wall 20. Therefore, the roof 3 of the photovoltaic greenhouse is supported by a vertical wall 21 which is arranged orthogonal to the ground and by a inclined wall 20 which is arranged at an angle of 10 ° to 40 ° with respect to the normal ground.

Sia la parete 21 che la parete 20 sono provviste di finestrature 22 che sono atte ad essere portate in posizione di apertura mediante ad esempio un movimento di scorrimento, in modo da permettere un flusso di aria attraverso l'interno della serra fotovoltaica. Both the wall 21 and the wall 20 are provided with windows 22 which are able to be brought into the open position by for example a sliding movement, so as to allow a flow of air through the interior of the photovoltaic greenhouse.

In particolare, la conformazione inclinata della parete 22 permette di realizzare un effetto â€œcaminoâ€ che determina, un flusso di aria per convezione naturale significativo, e nel contempo una maggiore uniformitÃ termica nelle varie parti della serra e in particolare nellâ€™area piÃ¹ vicina alla parete inclinata 20. In particular, the inclined conformation of the wall 22 makes it possible to create a â € œfireplaceâ € effect which determines a significant flow of air by natural convection, and at the same time greater thermal uniformity in the various parts of the greenhouse and in particular in the larger area. close to the sloping wall 20.

CiÃ² permette di smaltire efficacemente il calore dei pannelli fotovoltaici, contribuendo a ridurne la temperatura, e permette inoltre una ventilazione ottimale entro la serra. This allows the heat from the photovoltaic panels to be efficiently dissipated, helping to reduce the temperature, and also allows optimal ventilation within the greenhouse.

La convezione naturale derivata dall'effetto camino sopra citato viene incrementata mediante l'impiego di mezzi ventilatori 23 che permettono di ottenere, con basse perdite, una convezione forzata di aria che puÃ² essere abbinata alla convezione naturale sopracitata. The natural convection deriving from the aforementioned chimney effect is increased through the use of fan means 23 which make it possible to obtain, with low losses, a forced convection of air which can be combined with the aforementioned natural convection.

La porzione 3d di tetto, cosÃ¬ realizzata, ossia raccordata alla superficie di base della serra mediante la parete inclinata 20 Ã ̈ in questo modo da considerarsi parte integrante e funzionale della serra, e non piÃ¹ un semplice prolungamento della serra. The 3d portion of the roof, thus created, ie connected to the base surface of the greenhouse by means of the inclined wall 20, is thus considered an integral and functional part of the greenhouse, and no longer a simple extension of the greenhouse.

Inoltre, la porzione di prolungamento del tetto 3d, in questo caso da considerarsi parte integrale della serra, con il vento non produce piÃ¹ il tipico effetto â€œvelaâ€ di una pensilina a sbalzo, distribuendo invece la spinta del vento su tutta la parete inclinata e questo garantisce una soliditÃ strutturale elevata alla serra fotovoltaica. Furthermore, the extension portion of the 3d roof, in this case to be considered an integral part of the greenhouse, with the wind no longer produces the typical `` sail '' effect of a cantilever canopy, instead distributing the wind thrust over the entire inclined wall. and this guarantees a high structural solidity to the photovoltaic greenhouse.

Si Ã ̈ in pratica constatato come la serra fotovoltaica secondo il presente trovato assolva pienamente il compito nonchÃ© gli scopi prefissati, in quanto permette di rendere integrale alla serra stessa la porzione di prolungamento del tetto, nonchÃ© di realizzare una efficiente circolazione di aria per convezione naturale o forzata entro la serra, derivante dello sfruttamento dell'effetto camino ottenuto mediante l'impiego della parete inclinata che raccorda la porzione di prolungamento del tetto della serra con la superficie di fondo della serra stessa ed inoltre di piÃ¹ semplice ed economica progettazione rispetto allâ€™effetto col vento. In practice it has been found that the photovoltaic greenhouse according to the present invention fully achieves the intended aim and objects, since it allows the extension portion of the roof to be made integral to the greenhouse itself, as well as to provide an efficient circulation of air for natural or forced convection inside the greenhouse, deriving from the exploitation of the chimney effect obtained through the use of the inclined wall that connects the extension portion of the greenhouse roof with the bottom surface of the greenhouse itself and is also simpler and cheaper to design than to the effect with the wind.

Il trovato cosÃ¬ concepito Ã ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito delle allegate rivendicazioni; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. The invention thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the attached claims; moreover, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.

In pratica, i materiali impiegati, nonchÃ© le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica. In practice, the materials used, as well as the contingent shapes and dimensions, may be any according to the requirements and the state of the art.

Claims

CLAIMS 1. Photovoltaic greenhouse (1), comprising a support structure for a roof with at least one inclined pitch, characterized in that said support structure comprises at least two opposite walls, one of which is vertical with respect to the bottom surface of said greenhouse and one wall inclined with respect to the normal to said bottom surface, said roof joining, at the ridge, to said inclined wall.

2. Photovoltaic greenhouse according to claim 1, characterized in that said wall is inclined with respect to the normal to said bottom surface according to an angle comprised between 10 ° and 40 °.

3. Photovoltaic greenhouse according to claim 1, characterized in that said vertical wall and said inclined wall are provided with openable windows.

4. Photovoltaic greenhouse according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises fan means suitable for generating a forced convection of air within said greenhouse.