ITMI20112174A1 - Pannello fotovoltaico. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“Pannello fotovoltaicoâ€

La presente invenzione concerne un pannello fotovoltaico perfezionato.

E’ noto che la produzione di energia elettrica si può ottenere per mezzo di celle fotovoltaiche, in grado di erogare corrente elettrica la cui intensità dipende in modo diretto dalla quantità di luce che colpisce la cella, ed in modo inverso dalla temperatura di esercizio della cella stessa. In altre parole, la resa di un pannello fotovoltaico cala sensibilmente quando ci si allontani dalla temperatura di esercizio ottimale, ossia cala sensibilmente con l’aumentare della temperatura. Si pensi che già in primavera le celle fotovoltaiche colpite direttamente dal sole, possono raggiungere temperature di oltre 60°C e questo conseguentemente comporta un sensibile calo dell’energia prodotta.

Oltretutto, gli impianti integrati nel tetto, essendo meno areati, soffrono ancor più di questo problema in quanto hanno una certa difficoltà a smaltire il calore.

Sono già stati proposti tipi di pannelli fotovoltaici che sono accoppiati con uno scambiatore di calore dotato di un circuito di raffreddamento, utilizzante un liquido come refrigerante, che tuttavia presentano l’inconveniente di far lievitare i costi dell’impianto e ne aumentano la complessità.

Altri sistemi a pannelli fotovoltaici per contenere la temperatura di esercizio utilizzano dissipatori di calore in alluminio, che oltre ad essere ingombranti sono piuttosto costosi, richiedendo una cura particolare durante l’installazione in virtù del fatto che P alluminio deve essere in contatto termico con le celle fotovoltaiche, ma deve essere isolato elettricamente dalle stesse essendo esso materiale conduttore.

In alcuni tipi noti di impianto a pannelli fotovoltaici si cerca di disperdere il calore in eccesso mediante l’irrorazione degli stessi con acqua minimamente mineralizzata per non comportare depositi calcarei sui pannelli. Alcuni impianti di questo tipo raffreddano i pannelli con acqua piovana.

Nonostante il problema del contenimento della temperatura di esercizio sia davvero sentito proprio per il fatto che ad un aumento della temperatura di esercizio corrisponde un netto calo della produzione di energia, i metodi per raffreddale i pannelli, sinora proposti, presentano inconvenienti tali che la maggior parte degli impianti fotovoltaici non prevedono alcun sistema di raffreddamento o dispersione del calore.

Sarebbe desiderabile disporre di un pannello fotovoltaico capace di contenere la propria temperatura di esercizio delle celle fotovoltaiche entro valori ottimali, che non lamentasse i problemi poc’anzi esposti.

Scopo principale della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un pannello fotovoltaico capace di disperdere efficacemente il calore in eccesso evitando il calo di rendimento dovuto all’aumento della temperatura di esercizio.

Un ulteriore scopo della presente invenzione, Ã ̈ quello di realizzare un pannello fotovoltaico che sia estremamente leggero, meccanicamente robusto, e di semplice installazione.

Altro importante scopo della presente invenzione, Ã ̈ quello di realizzare un pannello fotovoltaico che sia di bassi costi di produzione.

Non ultimo scopo della presente invenzione, Ã ̈ quello di realizzare un procedimento di assemblaggio di un pannello fotovoltaico in grado di aumentare il rendimento rispetto ad un altro pannello utilizzante le medesime celle fotovoltaiche.

In accordo con l’invenzione tale scopo à ̈ raggiunto con un pannello a celle fotovoltaiche che comprende, una pluralità di celle fotovoltaiche, un piano di appoggio per dette celle fotovoltaiche, un pannello trasparente di copertura costituente assieme a detto piano di appoggio una camera, che si caratterizza per il fatto che detta camera à ̈ riempita con un gel trasparente, e detto piano di appoggio à ̈ costituito da fibra di carbonio.

Queste ed altre caratteristiche della presente invenzione saranno rese maggiormente evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di un suo esempio di realizzazione pratica illustrato a titolo non limitativo nei disegni allegati, in cui:

la Figura 1 mostra una vista in pianta di un pannello fotovoltaico secondo la presente invenzione;

la Figura 2 mostra una vista laterale del pannello di Figura 1 ;

la Figura 3 mostra un’altra vista laterale del palmello di Figura 1 ;

la Figura 4 mostra una vista laterale ed in sezione di un particolare ingrandito del pannello di Figura 1 ; e

la Figura 5 mostra un’altra vista laterale ed in sezione di un particolare ingrandito del pannello di Figura 1.

Con riferimento alle Figura sopra elencate, si noterà come un pannello 100 a celle fotovoltaiche 2, secondo la presente invenzione, sia costituito da un piano di appoggio 4 sostanzialmente piano per celle fotovoltaiche 2, di preferenza rettangolare, avente i bordi laterali 5 ripiegati a mo’ di vassoio.

Ciascun bordo laterale 5 (Figg. 4-5) prevede un primo tratto 51 connesso e sostanzialmente ortogonale al piano 4, un secondo tratto 52, connesso ed ortogonale al primo tratto 51 e parallelo al piano 4, un terzo tratto 53 connesso ortogonalmente al secondo tratto 52 e parallelo al tratto 51, ed un quarto tatto 54, il più esterno, parallelo al piano 4 ed al secondo tratto 52, connesso ortogonale al terzo tratto 53. Il piano 4, il primo tratto 51, il secondo tratto 52, il terzo tratto 53 ed il quarto tratto 54, costituiscono un’unica superficie concava continua. L’insieme dei secondi tratti 52 costituisce un anello rettangolare 6, sede di appoggio per un pannello trasparente 7 di copertura, volendo in vetro temprato od in policarbonato trasparente.

Il pannello trasparente 7 sarà fissato all’anello rettangolare 6 per mezzo di un collante o sigillante del tipo noto, di modo che una camera 3 costituita dal piano di appoggio 4, dal primo tratto 51, dal secondo tratto 52 e dal pannello trasparente 7 potrà essere sigillata.

Naturalmente nel tratto 51 di uno dei bordi laterali 5, si prevederanno apposite aperture (non visibili nelle Figure allegate) destinate al passaggio di cavi elettrici di collegamento, opportunamente sigillati con mezzi sigillanti noti.

Il piano di appoggio 4, compresi i quattro tratti 51-54, di preferenza sarà costituito per stampaggio di più strati di fibra di carbonio pre-impregnato con resina epossidica, dove l’orientamento delle fibre di carbonio di ciascuno strato avrà un orientamento ortogonale rispetto alle fibre dello strato adiacente e di preferenza inclinato di 45° rispetto a ciascun bordo 5.

Sul piano 4 di appoggio per le celle fotovoltaiche 2 del tipo noto, si prevederà uno strato di gel 8, di preferenza in silicone in poliaddizione bi-componente fluido del tipo noto, avente eccellente trasparenza al passaggio della luce, buon isolamento elettrico, buona conduttività di calore, buona adesività, ottima stabilità dimensionale nel tempo, ottima velocità di indurimento, massima atossicità. Su questo strato di gel 8 poggeranno le celle fotovoltaiche 2.

Al di sopra delle celle 2 fotovoltaiche si applicherà un ulteriore strato di gel 8 di modo che le celle 2 stesse saranno immerse alFintemo della camera 3 nel gel 8.

Volendo lo spessore del piano di appoggio 4 potrà essere di 4 mm, mentre lo spessore dei tratti 51 - 54 potrà essere di 1 mm, così come lo strato di gel 8 bicomponente compreso tra il piano 4 di appoggio per le celle 2 e le stesse.

Le dimensioni dei due lati del piano 4 di appoggio per le celle fotovoltaiche 2 potranno essere a piacere, secondo il numero di celle 2 da collocare, ovvero nel caso si volessero posizionare dieci celle 2 in lunghezza con lato da 62.5 mm, il lato lungo del piano 4 potrà misurare 643 mm, mentre se si volessero posizionare in larghezza otto celle 2, il lato corto del piano 4 potrà misurare 514 mm.

Nel caso si realizzassero piani di appoggio 4 di dimensioni maggiori (Fig. 5) si potrà posizionare un secondo piano 10 di rinforzo, parallelo al piano 4 di appoggio e dalla parte opposta di quella in cui si posizionano gel 8 e celle fotovoltaiche 2, da esso distanziato, ed esempio di 4 mm. La distanza tra i due piani, quello di appoggio 4 per le celle 2 fotovoltaiche e quello di rinforzo 10, potrà essere colmata con una struttura a nido d’ape 11, con asse delle celle ortogonale ai piani 4 e 10, di preferenza costituita in un impasto di bachelite estrusa. I bordi esterni del piano di rinforzo 10 e l’anello costituito dall'insieme dei tratti 54 esterni del piano 4 di appoggio, saranno tra loro adiacenti e solidali costituendo così un corpo unico.

Nella pratica, un pannello fotovoltaico 100, secondo la presente invenzione, verrà così ottenuto:

- il piano 4 di appoggio, si ottiene per stampaggio di fogli in fibra di carbonio preimpregnato in resina epossidica; se fosse necessario conferire al pannello 100, qualora fosse di dimensioni importanti, una certa rigidità meccanica, si accoppierà il piano 4, ad esempio per incollaggio, al piano 10 di rinforzo sostanzialmente analogo al piano 4, irrigiditi ulteriormente dalla struttura a nido d’ape 11 tra loro interposta;

- si verserà sulla superficie concava del piano 4 di appoggio uno strato del gel 8; - si posizioneranno ordinatamente le celle 2 fotovoltaiche, precedentemente tra loro collegate elettricamente;

- si provvederà a versare un successivo strato di gel 8 fino ad avere ricoperto tutte le celle nonché i tratti 51, 52 e 53 del bordo laterale 5 del dissipatore 1;

- si posizionerà il pannello trasparente 7 di copertura nell’opportuna sede costituita dall’anello rettangolare 6, andando a sigillare la camera 3 costituita dal piano di appoggio 4 e dal pannello trasparente 7;

- si aspirerà l’aria rimasta nella camera 3, contemporaneamente iniettando dell’altro gel 8 allo stato liquido.

Esponendo alla luce solare il pannello fotovoltaico 100 si otterrà che, grazie alla presenza del gel 8, il calore prodotto dalle celle fotovoltaiche 2 durante il loro funzionamento, verrà asportato dalle stesse e condotto prevalentemente in direzione del piano 4 di appoggio che, grazie alla struttura fibrosa del carbonio, disperderà il calore con eccezionale efficacia.

La particolare capacità del gel 8 di trasportare il calore verso il piano 4 di appoggio, esso stesso costituito in fibra di carbonio pre impregnata in resina epossidica particolarmente efficace nell’azione di dispersione del calore, consente al pannello 100 fotovoltaico di funzionare ad una temperatura di esercizio nella stagione estiva di appena 30 - 40 C° e conseguentemente di aumentare il proprio rendimento. Grazie alle particolari caratteristiche della fibra di carbonio, il pannello 100, così costituito, gode inoltre di eccezionali caratteristiche meccaniche, con un peso sotanzialmente trascurabile.

Una ulteriore funzione del gel 8, ed in particolar modo dello strato di gel 8 posto tra il piano di appoggio 4 e le celle 2 fotovoltaiche, essendo il gel 8 super-traparente, consentirà alla luce solare di attraversarlo, penetrando nello stesso ed andando così in parte a colpire per riflessione la faccia posteriore delle celle 2 fotovoltaiche, ovvero quella rivolta verso il piano 4 di sostegno. In tal modo le celle 2 fotovoltaiche, ulteriormente aumenteranno il proprio rendimento venendo illuminate sia dalla luce diretta del sole che le colpisce, sia dalla retroilluminazione ottenuta attraverso l’immersione delle celle 2 nel gel 8.

Si può stimare un incremento del 20% del rendimento grazie proprio allo strato di gel 8 applicato tra il piano 4 di sostegno e le celle 2 fotovoltaiche.

Di fatto la presente invenzione scopre sia un pannello fotovoltaico 100, sia un procedimento di costruzione dello stesso e che permette con costi contenuti, assenza di manutenzione e facilità di installazione, di produrre un pannello fotovoltaico 100 avente un rendimento incrementato sia grazie al contenimento della sua temperatura di esercizio dovuto alla intrinseca capacità di dissipare il calore, sia grazie al fatto che le celle 2 fotovoltaiche vengono colpite, in parte, dall’energia solare anche sulla loro faccia retrostante, di solito inutilizzata.

In pratica i materiali impiegati nonché le dimensioni potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pannello (100) a celle fotovoltaiche (2) che comprende, una pluralità di celle fotovoltaiche (2), un piano di appoggio (4) per dette celle fotovoltaiche (2), un pannello trasparente (7) di copertura costituente assieme a detto piano di appoggio (4) una camera (3), che si caratterizza per il fatto che detta camera (3) à ̈ riempita con un gel trasparente, e detto piano di appoggio (4) à ̈ costituito da fibra di carbonio.
2. 2. Pannello (100) a celle fotovoltaiche (2) secondo la rivendicazione 1, che si caratterizza per il fatto che detto gel trasparente (8) Ã ̈ in silicone in poliaddizione bicomponente fluido.
3. 3. Pannello (100) a celle fotovoltaiche (2) secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che il piano di appoggio (4) à ̈ costituito da strati in fibra di carbonio, in cui l’orientamento delle fibre di carbonio di ciascuno strato à ̈ ortogonale rispetto alle fibre dello strato adiacente.
4. 4. Pannello (100) a celle fotovoltaiche (2) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto piano di appoggio (4) comprende una superficie rettangolare sostanzialmente piana avente bordi laterali (5) ripiegati costituenti una superficie concava.
5. 5. Pannello (100) a celle fotovoltaiche (2) secondo le rivendicazioni 3 e 4, caratterizzato dal fatto che l’orientamento delle fibre di ciascuno strato à ̈ inclinato di 45° rispetto a ciascun bordo (5).
6. 6. Pannello (100) a celle fotovoltaiche (2) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto piano di appoggio (4) Ã ̈ costituito da la fibra di carbonio pre-impregnato.
7. 7. Pannello (100) a celle fotovoltaiche (2) secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto piano di appoggio (4) Ã ̈ costituito da la fibra di carbonio pre-impregnato di resina epossidica.
8. 8. Pannello (100) a celle fotovoltaiche (2) secondo le rivendicazioni 4-7, caratterizzato dal fatto che ciascun bordo (5) comprende un primo tratto (51) connesso e sostanzialmente ortogonale a detto piano (4) di appoggio, un secondo tratto (52), connesso parallelamente a detto piano (4) ed ortogonale a detto primo tratto (51), un terzo tratto (53) connesso ortogonalmente al secondo tratto (52) e parallelo al primo tratto (51), ed un quarto tatto (54) più esterno, parallelo al piano (4) ed al secondo tratto (52), connesso ortogonale al terzo tratto (53).
9. 9. Pannello (100) a celle fotovoltaiche (2) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato per il fatto che l’insieme dei secondi tratti (52) dei bordi (5) costituiscono un anello rettangolare (6) per l’appoggio di detto pannello trasparente (7) di copertura.
10. 10. Pannello (100) a celle fotovoltaiche (2) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un piano di rinforzo (10) avente bordi solidalmente connessi al bordo (5) di detto piano (4) di appoggio, sostanzialmente parallelo a detto piano di appoggio (4) e posto ad una distanza da esso tale da consentire l’inserimento tra il piano (4) ed il piano (10) di una struttura (11) a nido d’ape di rinforzo con asse delle celle esagonali ortogonale a detti piani (4, 10).
11. 11. Procedimento di assemblaggio di un pannello fotovoltaico (100) che comprende: - lo stampaggio di un piano (4) di appoggio, in fogli in fibra di carbonio preimpregnato in resina epossidica; - la formazione di uno strato di gel (8) in silicone in poliaddizione bi-componente fluido sulla superficie concava del piano (4) di appoggio; - il posizionamento di celle (2) fotovoltaiche, precedentemente collegate elettricamente; - la totale ricopertura di dette celle (2) fotovoltaiche con un successivo strato di gel (8) e dei tratti (51, 52, 53) del bordo laterale (5) del piano di appoggio (4); - il posizionamento di un pannello trasparente (7) di copertura nella sede costituita dall’anello rettangolare (6) composto dai tratti (52), e sigillatura dello stesso con conseguente formazione di una camera (3) costituita dal piano di appoggio (4) e dal pannello trasparente (7); - l’aspirazione dell’aria rimasta in detta camera (3), e contemporanea iniezione di ulteriore gel (8) allo stato liquido.