ITMI20101708A1

ITMI20101708A1 - SOLAR MODULE FOR THE CONVERSION OF SOLAR RADIATION IN ELECTRIC AND THERMAL ENERGY

Info

Publication number: ITMI20101708A1
Application number: IT001708A
Authority: IT
Inventors: Diego Avesani; Gianluigi Creonti; Paolo Trivero
Original assignee: Enecom Italia S R L; Structura S R L; Paolo Trivero
Priority date: 2010-09-20
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2012-03-21

Description

Modulo solare per la conversione della radiazione solare in energia elettrica e termica. Solar module for the conversion of solar radiation into electrical and thermal energy.

La presente invenzione si riferisce a un modulo solare per la conversione della radiazione solare in energia elettrica e termica. The present invention refers to a solar module for the conversion of solar radiation into electrical and thermal energy.

Sono attualmente noti moduli o pannelli solari fotovoltaici e moduli o pannelli solari termici. Photovoltaic solar modules or panels and thermal solar modules or panels are currently known.

I moduli solari fotovoltaici sono provvisti di celle fotovoltaiche che trasformano la radiazione solare incidente in energia elettrica. The photovoltaic solar modules are equipped with photovoltaic cells that transform the incident solar radiation into electrical energy.

È noto che l'efficienza di conversione della radiazione solare in energia elettrica è affetta da diversi limiti. It is known that the conversion efficiency of solar radiation into electrical energy is affected by several limits.

In primo luogo, le celle fotovoltaiche riescono a trasformare in energia elettrica solo una ridotta percentuale della radiazione solare incidente. In generale le celle fotovoltaiche trasformano in energia elettrica una percentuale della radiazione solare incidente non superiore al 15% - 20%. La restante percentuale di radiazione solare viene dissipata e, quindi, in gran parte persa in forma di calore. Firstly, photovoltaic cells are able to transform only a small percentage of the incident solar radiation into electricity. In general, photovoltaic cells transform a percentage of incident solar radiation not exceeding 15% - 20% into electricity. The remaining percentage of solar radiation is dissipated and, therefore, largely lost in the form of heat.

In secondo luogo, il rendimento di trasformazione delle celle fotovoltaiche diminuisce al crescere della loro temperatura. Secondly, the transformation efficiency of photovoltaic cells decreases as their temperature increases.

I moduli solari termici, invece, trasformano la radiazione solare incidente in energia termica che viene trasferita a un fluido, in generale acqua, utilizzato per esempio in impianti di riscaldamento o di produzione di acqua calda. The solar thermal modules, on the other hand, transform the incident solar radiation into thermal energy which is transferred to a fluid, generally water, used for example in heating or hot water production systems.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un modulo solare per la conversione della radiazione solare in energia elettrica e termica che consenta di convertire la radiazione solare incidente contemporaneamente in energia elettrica e termica con elevata efficienza di conversione di entrambe le trasformazioni. The object of the present invention is to provide a solar module for the conversion of solar radiation into electrical and thermal energy which allows to convert the incident solar radiation simultaneously into electrical and thermal energy with high conversion efficiency of both transformations.

Altro scopo della presente invenzione consiste nel fornire un modulo solare per la conversione della radiazione solare in energia elettrica e termica che consenta di convertire un'elevata percentuale della radiazione solare incidente e di aumentare il rendimento energetico per unità di superficie rispetto ai singoli moduli solari fotovoltaici o termici. Another purpose of the present invention is to provide a solar module for the conversion of solar radiation into electrical and thermal energy which allows to convert a high percentage of the incident solar radiation and to increase the energy efficiency per unit of surface compared to single photovoltaic solar modules. or thermal.

Un ulteriore scopo della presente invenzione consiste nel fornire un modulo solare per la conversione della radiazione solare in energia elettrica e termica che abbia una struttura termicamente stabile e di peso contenuto. A further object of the present invention is to provide a solar module for the conversion of solar radiation into electrical and thermal energy which has a thermally stable structure and of limited weight.

Altro scopo ancora della presente invenzione consiste nel fornire un modulo solare per la conversione della radiazione solare in energia elettrica e termica che abbia anche funzioni coibentanti della superficie alla quale viene applicato. Yet another object of the present invention is to provide a solar module for the conversion of solar radiation into electrical and thermal energy which also has insulating functions for the surface to which it is applied.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un modulo solare per la conversione della radiazione solare in energia elettrica e termica particolarmente semplice e funzionale, con costi contenuti. Another object of the present invention is to provide a solar module for the conversion of solar radiation into electrical and thermal energy which is particularly simple and functional, with low costs.

Questi scopi secondo la presente invenzione sono raggiunti realizzando un modulo solare per la conversione della radiazione solare in energia elettrica e termica come esposto nella rivendicazione Ulteriori caratteristiche sono previste nelle rivendicazioni dipendenti. These objects according to the present invention are achieved by making a solar module for the conversion of solar radiation into electrical and thermal energy as set forth in the claim Further characteristics are provided in the dependent claims.

Le caratteristiche e i vantaggi di un modulo solare per la conversione della radiazione solare in energia elettrica e termica secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali: The characteristics and advantages of a solar module for the conversion of solar radiation into electrical and thermal energy according to the present invention will become more evident from the following description, which is exemplary and not limiting, referring to the attached schematic drawings in which:

la figura 1 è una vista schematica prospettica di un modulo solare secondo la presente invenzione; Figure 1 is a perspective schematic view of a solar module according to the present invention;

la figura 2 è una vista schematica e in sezione di una prima alternativa forma di realizzazione del modulo solare secondo la presente invenzione; Figure 2 is a schematic and sectional view of a first alternative embodiment of the solar module according to the present invention;

la figura 3 è una vista schematica e in sezione di una seconda alternativa forma di realizzazione del modulo solare secondo la presente invenzione; Figure 3 is a schematic and sectional view of a second alternative embodiment of the solar module according to the present invention;

la figura 4 è una vista schematica e in sezione di una terza alternativa forma di realizzazione del modulo solare secondo la presente invenzione; Figure 4 is a schematic and sectional view of a third alternative embodiment of the solar module according to the present invention;

la figura 5 è una vista schematica e in sezione del modulo solare di figura 1. Figure 5 is a schematic and sectional view of the solar module of Figure 1.

Con riferimento alle figure allegate si è indicato complessivamente con 1 un modulo solare per la conversione della radiazione solare in energia elettrica e termica. With reference to the attached figures, the reference numeral 1 generally designates a solar module for converting solar radiation into electrical and thermal energy.

Si precisa che nella presente descrizione le espressioni "primo fluido di scambio termico" e "secondo fluido di scambio termico" sono utilizzate al solo fine di una maggior chiarezza d'esposizione e non devono in alcun modo essere intese in senso limitativo, in particolare rispetto al flusso di energia termica scambiata . It should be noted that in the present description the expressions "first heat exchange fluid" and "second heat exchange fluid" are used for the sole purpose of greater clarity of exposure and must in no way be construed in a limiting sense, in particular with respect to to the flow of thermal energy exchanged.

Il modulo 1 comprende un corpo scatolare 2 di contenimento che è aperto alla sommità 3. The module 1 comprises a box-like containment body 2 which is open at the top 3.

Alla sommità 3 è associato un pannello di chiusura 4 che è assorbente la radiazione solare su esso incidente e termicamente conduttivo. A closing panel 4 is associated with the top 3, which absorbs the solar radiation incident thereon and is thermally conductive.

Sulla superficie 5 del pannello di chiusura 4 che, in configurazione assemblata del modulo 1, è rivolta all'esterno del corpo scatolare 2 è associata una pluralità di celle fotovoltaiche 6. A plurality of photovoltaic cells 6 is associated on the surface 5 of the closing panel 4 which, in the assembled configuration of the module 1, faces the outside of the box-like body 2.

Le celle fotovoltaiche 6 sono collegate, in serie o parallelo, a un cablaggio 7 e sono elettricamente isolate rispetto al pannello di chiusura 4. The photovoltaic cells 6 are connected, in series or parallel, to a wiring 7 and are electrically insulated with respect to the closing panel 4.

All'interno del volume definito dal corpo scatolare 2 e dal pannello di chiusura 4 sono definiti mezzi scambiatori di calore 8 i quali sono provvisti di almeno un ingresso e di almeno un'uscita di almeno un fluido di scambio termico. Inside the volume defined by the box-like body 2 and the closing panel 4, heat exchanger means 8 are defined which are provided with at least one inlet and at least one outlet of at least one heat exchange fluid.

I mezzi scambiatori di calore 8 sono atti a trasferire al fluido di scambio termico in essi fluente l'energia della radiazione solare non convertita in energia elettrica dalle celle fotovoltaiche 6 e assorbita dal pannello di chiusura 4 in forma di energia termica. The heat exchanger means 8 are adapted to transfer to the heat exchange fluid flowing therein the energy of the solar radiation not converted into electrical energy by the photovoltaic cells 6 and absorbed by the closing panel 4 in the form of thermal energy.

Al fine di ridurre le dispersioni di energia termica all'esterno, fra il fondo 9 del corpo scatolare 2 e i mezzi scambiatori di calore 8 può essere interposto almeno uno strato termicamente isolante 10. In order to reduce the dispersion of thermal energy to the outside, at least one thermally insulating layer 10 can be interposed between the bottom 9 of the box-like body 2 and the heat exchanger means 8.

Come apparirà più chiaro in seguito, lo strato termicamente isolante 10 è opzionale. As will become clearer below, the thermally insulating layer 10 is optional.

I mezzi scambiatori di calore 8 comprendono almeno una camera 20 che è definita fra la superficie 12 del pannello di chiusura 4 che, in configurazione assemblata del modulo 1, è rivolta verso l'interno del corpo scatolare 2 e il fondo 9 del corpo scatolare 2 stesso o lo strato termicamente isolante 10 che lo ricopre. The heat exchanger means 8 comprise at least one chamber 20 which is defined between the surface 12 of the closing panel 4 which, in the assembled configuration of the module 1, faces towards the inside of the box-like body 2 and the bottom 9 of the box-like body 2 itself or the thermally insulating layer 10 which covers it.

All'interno della camera 20 è definita una canalizzazione 11 provvista di almeno un ingresso Ila e di almeno un'uscita llb di un primo fluido di scambio termico che sono schematizzati in figura 1. Inside the chamber 20 there is defined a channel 11 provided with at least one inlet 11a and at least one outlet 11b of a first heat exchange fluid which are schematised in Figure 1.

In una preferita forma di realizzazione, la canalizzazione 11 è costituita da una struttura alveolare aperta o a "canne d'organo" posta in contatto termico con la superficie interna 12 del pannello di chiusura 4. In a preferred embodiment, the duct 11 is constituted by an open alveolar or "organ pipe" structure placed in thermal contact with the internal surface 12 of the closing panel 4.

In un'ulteriore preferita forma di realizzazione, all'interno della camera 20 è presente una tubatura 13 realizzata in materiale termicamente conduttivo e provvista di almeno un ingresso 13a e di almeno un'uscita 13b per un secondo fluido di scambio termico. In a further preferred embodiment, inside the chamber 20 there is a pipe 13 made of thermally conductive material and provided with at least one inlet 13a and at least one outlet 13b for a second heat exchange fluid.

Qualora la canalizzazione 11 sia costituita da una struttura alveolare o "a canne d'organo", la tubatura 13 può essere alloggiata in una porzione di tale stessa struttura. If the duct 11 is constituted by a honeycomb or "organ pipe" structure, the pipe 13 can be housed in a portion of this same structure.

Vantaggiosamente, la tubatura 13 è in contatto termico con la superficie interna 12 del pannello di chiusura 4. Advantageously, the pipe 13 is in thermal contact with the internal surface 12 of the closing panel 4.

In una preferita forma di realizzazione, il secondo fluido di scambio termico, quello che circola nella tubatura 13, è acqua, mentre il primo fluido di scambio termico che circola nella canalizzazione 11 o comunque presente nella camera 20, è costituito da aria, così che l'energia termica assorbita dal pannello di chiusura 4 è trasferita all'acqua e in parte ceduta all'aria. In a preferred embodiment, the second heat exchange fluid, the one that circulates in the pipe 13, is water, while the first heat exchange fluid that circulates in the duct 11 or in any case present in the chamber 20, is made up of air, so that the thermal energy absorbed by the closing panel 4 is transferred to the water and partly released to the air.

In un'ulteriore preferita forma di realizzazione, il modulo 1 comprende uno strato di aerazione 14 interposto fra il fondo 9 del corpo scatolare 2 e i mezzi scambiatori di calore 8. Tale strato di aerazione 14 è costituito da una lastra di supporto della canalizzazione 11, la quale lastra è realizzata in policarbonato e presenta una struttura a canali. In a further preferred embodiment, the module 1 comprises an aeration layer 14 interposed between the bottom 9 of the box-like body 2 and the heat exchanger means 8. This aeration layer 14 is constituted by a support plate of the duct 11, which plate is made of polycarbonate and has a channel structure.

II pannello di chiusura 4 è fissato al bordo perimetrale del corpo scatolare 2 mediante profilati di fissaggio 16 e organi filettati 17. I profilati di fissaggio 16 hanno sezione a L e definiscono una cornice che, mediante gli organi filettati 17, da un lato serra una porzione perimetrale del pannello di chiusura 4 e dall'altro lato serra una porzione del bordo perimetrale del corpo scatolare 2. The closing panel 4 is fixed to the perimeter edge of the box-like body 2 by means of fixing profiles 16 and threaded members 17. The fixing profiles 16 have an L-shaped section and define a frame which, by means of the threaded members 17, on one side holds a perimeter portion of the closing panel 4 and on the other side tightens a portion of the perimeter edge of the box-like body 2.

Sul fondo 9 del corpo scatolare 2 sono previsti mezzi filettati 18, del tipo a bullone, di collegamento ad una superficie di attacco non raffigurata. On the bottom 9 of the box-like body 2 there are threaded means 18, of the bolt type, for connection to an attachment surface not shown.

I vari componenti del modulo 1 sono realizzati in materiali di peso specifico contenuto e con elevate caratteristiche meccaniche. The various components of module 1 are made of materials with a low specific weight and high mechanical characteristics.

In particolare il corpo scatolare 2 è realizzato in vetroresina, mentre il pannello di chiusura 4 è costituito da un laminato composito di resine termoplastiche o termoindurenti con fibre di carbonio. Tale laminato ha elevata capacità di assorbimento della radiazione solare su esso incidente, grazie anche alla colorazione nera che lo caratterizza, e buona conducibilità termica. Come noto la capacità termica delle fibre di carbonio ha in media un valore abbastanza elevato. Le fibre di carbonio, inoltre, conferiscono al laminato un peso contenuto nonché capacità portanti. Non si esclude tuttavia l'impiego di altri materiali per la realizzazione del pannello di chiusura 4, quali ad esempio argento, alluminio e ottone. Questi ultimi materiali, infatti, pur avendo un peso specifico maggiore di quello del laminato in fibre di carbonio, hanno conducibilità termica maggiore. In particular, the box-like body 2 is made of fiberglass, while the closing panel 4 is made of a composite laminate of thermoplastic or thermosetting resins with carbon fibers. This laminate has a high absorption capacity of the solar radiation incident on it, thanks also to the black color that characterizes it, and good thermal conductivity. As known, the thermal capacity of carbon fibers has on average a fairly high value. Furthermore, the carbon fibers give the laminate a low weight and load-bearing capacity. However, the use of other materials for making the closing panel 4, such as for example silver, aluminum and brass, is not excluded. These latter materials, in fact, despite having a higher specific weight than that of the carbon fiber laminate, have higher thermal conductivity.

Le celle fotovoltaiche 6, tipicamente in silicio, trasformano, come noto, la radiazione solare da esse assorbita in energia elettrica che viene resa disponibile ai terminali del cablaggio 7. The photovoltaic cells 6, typically made of silicon, transform, as is known, the solar radiation absorbed by them into electrical energy which is made available at the terminals of the wiring 7.

Le celle fotovoltaiche 6 sono elettricamente isolate rispetto al pannello di chiusura 4 mediante incapsulamento in materiali plastici 19 resi aderenti al pannello di chiusura 4, per esempio mediante strati di collanti di tipo mono-componente o bi-componente di tipo acrilico, epossidico, poliuretanico e simili. The photovoltaic cells 6 are electrically insulated with respect to the closure panel 4 by encapsulation in plastic materials 19 made adherent to the closure panel 4, for example by means of layers of mono-component or bi-component adhesives of the acrylic, epoxy, polyurethane and similar.

La superficie 5 del pannello di chiusura 4 non coperta dalle celle fotovoltaiche 6 e dal cablaggio 7 è, quindi, esposta alla radiazione solare su essa incidente. The surface 5 of the closing panel 4 not covered by the photovoltaic cells 6 and by the wiring 7 is therefore exposed to the solar radiation incident thereon.

Lo strato isolante 10 è realizzato in materiale polimerico di tipo espanso o a nido d'ape, quale ad esempio il poliuretano, il polistirolo, il polietilene, il polietilene tereftalato, il polivinilcloruro e simili o da materiali tecnicamente equivalenti. The insulating layer 10 is made of polymeric material of the expanded or honeycomb type, such as for example polyurethane, polystyrene, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride and the like or from technically equivalent materials.

Infine, la tubatura 13 è realizzata in rame o altro metallo o materiale ad elevata conducibilità termica; essa, inoltre, può avere conformazione a serpentina o altra configurazione. Finally, the pipe 13 is made of copper or other metal or material with high thermal conductivity; moreover, it can have a serpentine or other configuration.

Nelle figure da 2 a 5 sono rappresentate diverse alternative forme di realizzazione del modulo 1. Figures 2 to 5 show various alternative embodiments of module 1.

Nella forma di realizzazione rappresentata in figura 2 i mezzi scambiatori di calore 8 comprendono la canalizzazione il che è posta a diretto contatto con il fondo 9 del corpo scatolare 2 e con la superficie interna 12 del pannello di chiusura 4. Il fluido di scambio termico che circola nella canalizzazione il è, in particolare, aria. In the embodiment shown in Figure 2 the heat exchanger means 8 comprise the duct which is placed in direct contact with the bottom 9 of the box-like body 2 and with the internal surface 12 of the closing panel 4. The heat exchange fluid which circulates in the ducting is, in particular, air.

La forma di realizzazione rappresentata in figura 3 differisce da quella di figura 2 per la presenza dello strato termicamente isolante 10 interposto fra il fondo 9 e la canalizzazione il. The embodiment shown in Figure 3 differs from that of Figure 2 due to the presence of the thermally insulating layer 10 interposed between the bottom 9 and the duct 11.

La forma di realizzazione rappresentata in figura 4 differisce da quella di figura 3 per la presenza dello strato di aerazione 14 interposto fra la canalizzazione il e lo strato termicamente isolante 10. The embodiment shown in Figure 4 differs from that of Figure 3 due to the presence of the aeration layer 14 interposed between the ducting 11 and the thermally insulating layer 10.

Infine, la forma di realizzazione di figura 5 differisce dalla quella di figura 4 per la presenza della tubatura 13 alloggiata nella porzione della canalizzazione il a diretto contatto con la superficie interna 12 del pannello di chiusura 4. Finally, the embodiment of Figure 5 differs from that of Figure 4 due to the presence of the pipe 13 housed in the portion of the channel 11 in direct contact with the internal surface 12 of the closing panel 4.

Non si escludono tuttavia diverse forme di realizzazione del modulo 1. Per esempio, la tubatura 13 potrebbe essere prevista in ciascuna delle forme di realizzazione di cui alle figure 2-4, oppure lo strato di aerazione 14 potrebbe essere interposto fra il fondo 9 e la canalizzazione il senza l'interposizione dello strato termicamente isolante 10. However, different embodiments of module 1 are not excluded. For example, the piping 13 could be provided in each of the embodiments of figures 2-4, or the aeration layer 14 could be interposed between the bottom 9 and the channeling the without the interposition of the thermally insulating layer 10.

Con particolare riferimento alla forma di realizzazione rappresentata nelle figure l e 5, il funzionamento del modulo solare secondo la presente invenzione è il seguente. With particular reference to the embodiment shown in Figures 1 and 5, the operation of the solar module according to the present invention is as follows.

II modulo 1 viene esposto alla radiazione solare in modo tale che quest'ultima incida sulla superficie 5 del pannello di chiusura 4. Module 1 is exposed to solar radiation in such a way that the latter affects the surface 5 of the closing panel 4.

La frazione dell'energia della radiazione solare assorbita dalle celle fotovoltaiche 6 viene da questa trasformata, come noto, in energia elettrica che viene resa disponibile ai terminali del cablaggio 7 per essere trasformata e utilizzata da utenze. The fraction of the energy of the solar radiation absorbed by the photovoltaic cells 6 is transformed by this, as known, into electrical energy which is made available at the terminals of the wiring 7 to be transformed and used by users.

La frazione dell'energia della radiazione solare assorbita dalla superficie 5 del pannello di chiusura 4 non coperta dalle celle fotovoltaiche 6 e dal cablaggio 7 viene trasferita in forma di energia termica ai mezzi scambiatori di calore 8 per scaldare il primo fluido ed il secondo fluido di scambio termico. The fraction of the energy of the solar radiation absorbed by the surface 5 of the closing panel 4 not covered by the photovoltaic cells 6 and by the wiring 7 is transferred in the form of thermal energy to the heat exchanger means 8 to heat the first fluid and the second fluid. heat exchange.

In particolare l'energia termica viene trasferita all'acqua fluente nella tubatura 13 e in parte trasferita all'aria presente e fluente all'interno della canalizzazione il. In particular, the thermal energy is transferred to the water flowing in the pipe 13 and partly transferred to the air present and flowing inside the channel 11.

Ovviamente, a seconda della necessità, è possibile dimensionare il modulo 1 in accordo con le condizioni di riscaldamento dell'aria e/o dell'acqua che si vogliono raggiungere in funzione anche del loro successivo sfruttamento. Obviously, depending on the need, it is possible to size the module 1 in accordance with the heating conditions of the air and / or water to be reached also depending on their subsequent exploitation.

L'acqua calda in uscita dalla tubatura 13 può essere utilizzata come tale, qualora risponda ai necessari requisiti, per usi sanitari, oppure può essere raccolta e convogliata come alimentazione a un'utenza. Per esempio, l'acqua calda può essere utilizzata come alimentazione di una pompa di calore per il condizionamento di ambienti. The hot water leaving the pipe 13 can be used as such, if it meets the necessary requirements, for sanitary uses, or it can be collected and conveyed as a supply to a user. For example, hot water can be used as a power source for a heat pump for air conditioning.

L'aria calda in uscita dalla canalizzazione il può essere utilizzata in impianti di riscaldamento, pompe di calore, in pareti ventilate, oppure, in particolare qualora i moduli 1 siano disposti con un'inclinazione adeguata, può essere incanalata verticalmente per alimentare turbine eoliche per la produzione di ulteriore energia elettrica. The hot air coming out of the ducting 11 can be used in heating systems, heat pumps, in ventilated walls, or, in particular if the modules 1 are arranged with an adequate inclination, it can be channeled vertically to power wind turbines for the production of additional electricity.

Il modulo solare oggetto della presente invenzione ha il vantaggio di convertire la radiazione solare su esso incidente contemporaneamente in energia elettrica e in energia termica con elevata efficienza di conversione di entrambe le trasformazioni. The solar module object of the present invention has the advantage of converting the solar radiation incident on it simultaneously into electrical energy and thermal energy with high conversion efficiency of both transformations.

Il modulo solare secondo la presente invenzione consente di convertire un'elevata percentuale, fino al 60%, della radiazione solare su esso incidente in energia, elettrica e termica, usufruibile. The solar module according to the present invention allows to convert a high percentage, up to 60%, of the solar radiation incident thereon into usable electrical and thermal energy.

Il modulo solare secondo la presente invenzione, consente di aumentare il rendimento energetico per unità di superficie rispetto ai singoli moduli solari fotovoltaici o termici. The solar module according to the present invention allows to increase the energy efficiency per unit of surface with respect to the single photovoltaic or thermal solar modules.

Il modulo solare secondo la presente invenzione presenta una struttura termicamente stabile e di peso complessivo contenuto che lo rende idoneo a essere applicato anche ove esistono limiti di massimo carico statico sopportabile, in particolare per edifici in zone sismiche. Si stima che il modulo solare oggetto della presente invenzione abbia un peso complessivo pari a circa un quinto di quello degli attuali moduli fotovoltaici o termici, con evidenti vantaggi in termini strutturali. The solar module according to the present invention has a thermally stable structure with a contained overall weight which makes it suitable for application even where there are limits of maximum static load that can be supported, in particular for buildings in seismic areas. It is estimated that the solar module object of the present invention has an overall weight equal to about one fifth of that of the current photovoltaic or thermal modules, with evident advantages in structural terms.

Si nota, inoltre, che, grazie allo scambio termico ottenuto mediante il flusso di aria e acqua circolante al di sotto del pannello di chiusura del modulo solare oggetto della presente invenzione, si mantiene la temperatura di esercizio delle celle fotovoltaiche a un valore prossimo a quello ottimale, mantenendone così un elevato rendimento di trasformazione. It is also noted that, thanks to the heat exchange obtained by means of the flow of air and water circulating under the closing panel of the solar module object of the present invention, the operating temperature of the photovoltaic cells is maintained at a value close to that optimal, thus maintaining a high transformation efficiency.

Inoltre, il modulo solare oggetto della presente invenzione assolve anche a funzioni di coibentazione della superficie alla quale viene applicato. Furthermore, the solar module object of the present invention also performs the functions of insulating the surface to which it is applied.

Infine, il modulo solare secondo la presente invenzione è flessibile e versatile, esso, infatti, può essere progettato e dimensionato per produrre aria e/o acqua calda in quantità e con un contenuto energetico variabile in funzione del loro successivo uso o sfruttamento. Per esempio, nel caso in cui il modulo solare oggetto della presente invenzione sia applicato ad edifici ad uso abitativo, è possibile utilizzare una quota parte dell'energia termica derivante dalla radiazione solare non convertita in energia elettrica per riscaldare aria maggiore della quota parte utilizzata per scaldare l'acqua ed impiegare l'aria calda così ottenuta per alimentare una turbina eolica o pompa di calore. Viceversa, nel caso in cui il modulo solare oggetto della presente invenzione sia applicato ad edifici ad uso industriale, è possibile utilizzare una quota parte dell'energia termica derivante dalla radiazione solare non convertita in energia elettrica per riscaldare acqua maggiore della quota parte utilizzata per scaldare l'aria ed impiegare l'acqua calda così ottenuta per alimentare una pompa di calore. Finally, the solar module according to the present invention is flexible and versatile, in fact it can be designed and sized to produce air and / or hot water in quantities and with a variable energy content according to their subsequent use or exploitation. For example, if the solar module object of the present invention is applied to buildings for residential use, it is possible to use a portion of the thermal energy deriving from solar radiation not converted into electricity to heat air greater than the portion used for heat the water and use the hot air thus obtained to power a wind turbine or heat pump. Conversely, if the solar module object of the present invention is applied to buildings for industrial use, it is possible to use a portion of the thermal energy deriving from solar radiation not converted into electricity to heat water greater than the portion used to heat the air and use the hot water thus obtained to power a heat pump.

Il modulo solare oggetto della presente invenzione, inoltre, grazie alle capacità portanti del laminato in fibre di carbonio con il quale è realizzato il pannello di chiusura e della vetroresina con la quale è realizzato il corpo scatolare, può essere utilizzato come componete strutturale in campo edile sia per la costruzione di coperture sia per la realizzazione di pareti. Esso cioè può essere utilizzato in quanto tale per realizzare coperture o pareti senza dover essere necessariamente applicato su una struttura portante di supporto. Furthermore, the solar module object of the present invention, thanks to the load-bearing capacity of the carbon fiber laminate with which the closing panel is made and the fiberglass with which the box-like body is made, can be used as a structural component in the construction field. both for the construction of roofs and for the construction of walls. That is, it can be used as such to make roofs or walls without necessarily having to be applied to a load bearing support structure.

Il modulo solare per la conversione di radiazione solare in energia elettrica e termica così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'invenzione; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche. The solar module for the conversion of solar radiation into electrical and thermal energy thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the invention; furthermore, all the details can be replaced by technically equivalent elements. In practice, the materials used, as well as the dimensions, may be any according to the technical requirements.

Claims

CLAIMS 1) Solar module (1) for the conversion of solar radiation into electrical and thermal energy, characterized by the fact of comprising a box-like body (2) of containment open at the top (3), a closing panel (4) of said top ( 3), which absorbs the solar radiation incident on it and is thermally conductive, a plurality of photovoltaic cells (6) associated with the surface (5) of said closing panel (4) facing the outside of said box-like body (2) and which are electrically connected by a wiring (7) and electrically insulated with respect to said closing panel (4) and heat exchanger means (8) which are defined inside said box-like body (2) and provided with at least one input and of at least one outlet of at least one heat exchange fluid and suitable for transferring the energy of solar radiation, not converted into electrical energy by said photovoltaic cells (6) and absorbed by said closing panel (4), in the form of thermal energy ca to said heat exchange fluid.

2) Solar module (1) according to claim 1, characterized in that said heat exchanger means (8) comprise at least one chamber (20) which is defined between said closing panel (4) and the bottom (9) of said box-shaped body (2) and inside which there is a channel (il) provided with at least one inlet (ila) and at least one outlet (11b) of a first heat exchange fluid.

3) Solar module (1) according to claim 2, characterized in that said ducting (11) is defined by an open alveolar or "organ pipe" structure.

4) Solar module (1) according to claim 2 or 3, characterized in that it comprises a pipe (13) made of thermally conductive material which is housed inside said chamber and which is provided with at least one inlet (13a) and with at least one outlet (13b) of a second heat exchange fluid, between said first heat exchange fluid and said second heat exchange fluid, with thermal energy being transmitted.

5) Solar module (1) according to claims 3 and 4, characterized in that said pipe (13) is inserted in a portion of said honeycomb or "organ pipe" structure.

6) Solar module (1) according to claim 4 or 5, characterized in that said pipe (13) is in thermal contact with said closing panel (4).

7) Solar module (1) according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one thermally insulating layer (10) interposed between the bottom (9) of said box-like body (2) and said heat exchanger means (8) ).

8) Solar module (1) according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one aeration layer (14) interposed between said heat exchanger means (8) and the bottom (9) of said box-like body (2) ).

9) Solar module (1) according to one or more of claims 2 to 8, wherein said first heat exchange fluid is air and said second heat exchange fluid is water or vice versa.

10) Solar module (1) according to one or more of the preceding claims, characterized in that said box-like body (2) is made of fiberglass.

11) Solar module (1) according to one or more of the preceding claims, characterized in that said closing panel (4) is constituted by a composite laminate of thermoplastic or thermosetting resins with carbon fibers.

12) Solar module (1) according to one or more of the preceding claims, characterized in that said photovoltaic cells (6) are encapsulated in plastic materials (19) made adherent to the surface (5) of said closing panel (3) facing the outside of said box-like body (2).

13) Use of a solar module according to one or more of claims 1 to 12, wherein said box-like body and said closing panel are made of materials with load-bearing capacity, as a structural element for building constructions.

14) Solar system comprising one or more solar modules according to one or more of claims 1 to 12.

15) Solar system according to claim 14, in which said heat exchange fluid is constituted by water, said system further comprising a collector of said water to a distribution network or to the power supply of a heat pump or a heating system .

16) Plant according to claim 15, wherein said first heat exchange fluid is air and said second heat exchange fluid is water, said plant further comprising a duct for channeling said air fed to a wind turbine or pump heat.