ITMI20131285A1 - Riflettore solare curvo in materiale composito eco-compatibile ad alta precisione ottica, in particolare per un impianto solare termico a concentrazione - Google Patents

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo:

“RIFLETTORE SOLARE CURVO IN MATERIALE COMPOSITO ECO-COMPATIBILE AD ALTA PRECISIONE OTTICA, IN PARTICOLARE PER UN IMPIANTO SOLARE TERMICO A CONCENTRAZIONE”

DESCRIZIONE

[CAMPO DELLA TECNICA]

L’invenzione riguarda pannelli riflettenti impiegati negli impianti solari termici a concentrazione solare anche denominati CSP (Concentrated Solar Power).

[ARTE NOTA]

Negli impianti CSP, la concentrazione solare è realizzata mediante un sistema ottico costituito da superfici riflettenti movimentate da azionamenti che consentono loro di inseguire il moto apparente del sole e indirizzare, attraverso il meccanismo della riflessione ottica, i fasci di radiazione solare verso un ricevitore lineare, come nel caso delle parabole lineari (trough) e dei riflettori di Fresnel, o verso un ricevitore puntiforme come nel caso dei sistemi a torre (solar tower) o a disco (solar dish).

I concentratori a parabole lineari sono costituiti da lunghe linee di riflettori parabolici lineari che concentrano la radiazione solare incidente di 70-100 volte su un ricevitore anch’esso lineare, solidale al riflettore parabolico e posizionato lungo il suo asse focale. Tale ricevitore lineare comprende un condotto, detto tubo ricevitore o assorbitore, in cui fluisce un fluido termovettore che viene a riscaldarsi trasferendo il calore ad un impianto termoelettrico per la generazione di potenza o ad altro impianto che ne utilizza direttamente l’energia termica.

Nei sistemi a riflettori di Fresnel la concentrazione solare è ottenuta da lunghe file parallele di riflettori equidistanti dal terreno e movimentate da azionamenti. I riflettori di Fresnel hanno geometria piana o, per aumentarne la capacità di focalizzazione, leggermente curvata. Il ricevitore lineare, simile a quello utilizzato nei riflettori parabolici, è fisso e non solidale con il sistema ottico che concentra la radiazione solare.

Nei sistemi a torre solare, un sistema ottico, costituito tipicamente da specchi quadrati piani movimentati singolarmente e in grado di ruotare lungo due assi perpendicolari, indirizza il fascio riflesso della radiazione solare verso un ricevitore puntiforme situato a diverse decine di metri d’altezza.

Analogamente ai sistemi a torre solare, anche i sistemi solar dish concentrano la radiazione solare verso un ricevitore puntiforme. In questo caso però il ricevitore puntiforme è posto sul fuoco geometrico del sistema ottico, ed è ad esso solidale. Nei solar dish la parabola è talvolta scomposta in elementi riflettenti più piccoli, meccanicamente solidali movimentati da un unico azionamento biassiale.

Nonostante le evidenti differenze di configurazione dei vari sistemi ottici utilizzati negli impianti CSP, essi devono presentare alcune caratteristiche fondamentali, quali:

(i) elevata riflettività delle superfici riflettenti, (ii) elevata precisione geometrica della superficie riflettente,

(iii) elevata rigidezza meccanica,

(iv) basso peso,

(v) lunga durata che deve risultare allineata al tempo di vita degli impianti CSP, ovvero circa 25 anni, e

(vi) basso costo essendo una delle componenti d’impianto che incide maggiormente sul costo complessivo.

Le superfici riflettenti attualmente utilizzate possono essere divise in tre tipi principali: specchi in vetro (spessi o fini), alluminio specchiato, specchi polimerici realizzati da un sottile strato di argento o alluminio rivestito da polimetilmetacrilato (PMMA).

Ad eccezione degli specchi in vetro spessi (4-6 mm), tutte le altre superfici sono realizzate come lamine piane, flessibili e sottili con spessori che vanno dai decimi di millimetro, nel caso dell’alluminio specchiato e degli specchi polimerici, al millimetro nel caso del vetro sottile. Tali lamine necessitano di un supporto per assumere la geometria e rigidezza necessaria per il loro utilizzo.

Quando si richiede che la geometria del riflettore sia curvata, come nel caso degli riflettori parabolici o di Fresnel o solar dish, essa deve essere molto precisa con deviazioni spaziali rispetto alla geometria ideale di circa un decimo di millimetro e angolari intorno al millesimo di radiante. Infatti, l’efficienza di un impianto solare termico a concentrazione nel suo complesso dipende principalmente dalle prestazioni ottiche del riflettore, ovvero dalla sua capacità di concentrare efficacemente la radiazione solare incidente sulla superficie del ricevitore.

Per realizzare una concentrazione efficiente è necessario che i pannelli riflettenti siano leggermente convessi rispetto ad uno o due assi di rotazione, per cui, nella loro fabbricazione, la difficoltà principale è rappresentata dalla necessità di realizzare una curvatura estremamente precisa in modo rapido e a costi molto contenuti. Inoltre il riflettore deve essere sufficientemente rigido strutturalmente per non comprometterne la precisione otticogeometrica in condizioni di ventosità sostenuta o per effetto degli spostamenti durante l’inseguimento solare.

Un’altra proprietà fondamentale dei riflettori solari è la loro durata, ovvero la capacità di mantenere sostanzialmente invariate le proprie prestazioni durante tutta la vita dell’impianto CSP. Infine, dal momento che si tratta di una componente di una tecnologia rivolta alla produzione energetica da fonte rinnovabili e quindi, più in generale, al paradigma della green economy e della sostenibilità ambientale, un’altra caratteristica di fondamentale importanza per i pannelli riflettenti è il loro basso impatto ambientale, sia per quel che concerne la loro produzione che lo smaltimento a fine vita.

Il pannello riflettente, la componente più estensiva e massiva di un impianto CSP assieme alla struttura metallica che lo sostiene, deve preferibilmente essere realizzato con materiali riciclabili e/o rinnovabili, sicuri per la salute e l’ambiente. Lo smaltimento deve essere economico ed in grado di reintrodurre nei cicli produttivi i materiali che compongono il pannello stesso. La fabbricazione di elementi strutturali rigidi aventi superfici curve di alta precisione è realizzabile attraverso diverse tecniche, la maggior parte delle quali però implicano lavorazioni lente e costose, quali ad esempio l’asportazione di materiale per fresatura di larghe aree, piegature a caldo di laminati, calandrature di lamine spesse, o strutture reticolari regolabili, oppure la fresatura di ampie superfici e successiva lappatura o rettifica, calandratura, stampaggio, ecc.. Queste tecnologie costruttive, portate a soddisfare i vincoli di precisione ottica richiesta, comportano una minore velocità produttiva e più alti costi di fabbricazione.

Una tecnologia costruttiva efficace per produrre riflettori che soddisfano i vincoli di rigidezza meccanica, precisione geometrica e peso contenuto è rappresentata dai pannelli a sandwich in cui una delle due pelli esterne, ovvero i lati resistenti del pannello, è essa stessa una superficie riflettente o agisce da supporto ad una lamina sottile riflettente.

Una struttura a sandwich è costituita da due strati resistenti, detti pelli o facce, distanziati tra loro e collegati rigidamente ad un elemento connettivo che prende il nome di core: la struttura così composta ha un comportamento statico notevolmente migliore delle singole parti da cui è costituita.

Esistono svariati tipi di strutture a sandwich a seconda del numero di strati che compongono le pelli e dei materiali impiegati. Pelli e core sono incollati con adesivi strutturali, generalmente costituiti da materiali polimerici termoindurenti o termoplastici. Gli adesivi sono spesso costituiti da composti chimici che possono rilasciare nell’ambiente sostanze nocive o tossiche e che presentano un grado di rischio alla salute più o meno elevato durante le fasi della loro lavorazione. Se le pelli del pannello a sandwich sono costituite da materiali compositi resina-tessuti in fibra, il loro smaltimento è complesso, poiché l’abbattimento della resina prima del rilascio nell’ambiente necessita di trattamenti speciali, e il riciclaggio è in genere non fattibile.

Per quanto concerne i materiali del core questi possono essere suddivisi in tre grandi categorie: strutture honeycomb metalliche, materiali polimerici a bassa densità quali Polivinilcloruro, Polietilene, Polipropilene, Poliuretano, Polistirene espanso, Polimetilmetacrilammide, Poliacrilonitrili, e materiali lignei compositi quali compensato, truciolare, MDF (Medium density fibreboard -pannello di fibra a media densità). A parte i core metallici, troppo costosi per le applicazioni nel settore CSP, gli altri tipi di core presentano problematiche legati allo smaltimento e riciclabilità.

Per i materiali plastici (in particolare per quelli termoindurenti) si applicano considerazioni analoghe a quelle già fatte per gli adesivi.

Anche i sopraindicati materiali lignei compositi presentano problematiche di smaltimento e riciclaggio analoghe a quelle dei materiali plastici, essendo ottenuti attraverso incollaggi di polveri, grani, listelli o fogli in legno mediante adesivi sintetici generalmente tossici o nocivi. Inoltre questi ultimi materiali non sono particolarmente adatti alla creazione di pannelli curvi per via della loro resistenza alla flessione unitamente alla tendenza all’assorbimento di acqua che ne modifica nel lungo periodo le originarie caratteristiche strutturali.

L’effetto combinato di queste ultime due caratteristiche, ovvero tendenza all’assorbimento di acque e elevata resistenza alla flessione, predispone il pannello a deformarsi nel lungo periodo, alterando le caratteristiche ottiche della sua superficie riflettente ed inficiando quindi in maniera sostanziale l’efficienza del sistema.

La realizzazione di un pannello a sandwich riflettente che possieda contemporaneamente tutte le sopraindicate caratteristiche geometriche, ottiche, meccaniche, economiche e ambientali richieste è quindi un problema di non facile soluzione.

[OBIETTIVI E SINTESI DELL’INVENZIONE]

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un pannello riflettente economico, duraturo ed eco-compatibile senza penalizzare la precisione ottica di focalizzazione sul ricevitore dei fasci di raggi solari riflessi.

E’ oggetto della presente invenzione un pannello riflettente, in particolare per un impianto solare termico a concentrazione o CSP secondo quanto indicato nella rivendicazione indipendente 1.

È inoltre oggetto della presente invenzione un impianto solare termico a concentrazione, comprendente detto pannello riflettente, ed eventualmente ulteriori pannelli riflettenti presentanti le medesime caratteristiche.

È altresì oggetto della presente invenzione un metodo per la realizzazione di detto pannello riflettente.

In particolare il pannello riflettente oggetto dell’invenzione comprende comprendente una prima lamina riflettente, uno strato intermedio ed una seconda lamina, in cui detta prima e seconda lamina sono fissate su superfici opposte di detto strato intermedio, e detto strato intermedio è realizzato in sughero.

Il pannello riflettente presenta quindi una cosiddetta struttura a sandwich.

Preferibilmente la prima e la seconda lamina presentano medesimo spessore e medesima conformazione.

Preferibilmente lo strato intermedio o core comprende almeno un foglio, spesso circa 4-6 mm, in sughero granulare compresso di media o alta densità o in sughero naturale.

I suddetti fogli in sughero hanno adeguate proprietà per l’applicazione, ovvero hanno scarsa resistenza alla flessione, sufficientemente resistenza alle forze di compressione, basso peso specifico, basso costo, limitato assorbimento di acqua rispetto ad altri materiali compositi lignei, elevata resistenza a muffe, parassiti, agenti chimici ambientali, e alle variazioni di temperatura.

Inoltre si tratta di un materiale rinnovabile ed ecocompatibile in quanto i fogli in sughero granulare compresso, a differenza della maggior parte degli altri materiali compositi lignei, possono essere realizzati senza l’utilizzo di colle o resine sintetiche aggiunte ma semplicemente sfruttando la resina naturale, la suberina, presente nel materiale grezzo.

Preferibilmente la prima e la seconda lamina sono incollate allo strato intermedio mediante una resina silossanica modificata, denominata MS (MS è l'acronimo di “Modified Silane”), la cui formulazione è basata su polieteri a terminazione silanica (o, più precisamente, su uno scheletro molecolare polieterico con terminazioni silaniche idrolizzabili) ed è ottimizzata per conferire al polimero non solo una elevata forza adesiva ai substrati a cui aderisce, ma anche le opportune proprietà strutturali. La polimerizzazione del polietere a terminazione silanica forma il caratteristico legame silossanico -Si-O-Si-O- con le catene laterali R legate agli atomi di silicio, dove R in questo caso è il polietere mentre, più in generale, nei polimeri silossanici può essere un gruppo alchilico o arilico o un atomo di idrogeno. Si forma così un polimero ibrido polietere/polisilossano che, se opportunamente formulato, unisce le migliori proprietà dei silossani (inerzia chimica, elasticità, ecc.) alle proprietà meccaniche strutturali dei polieteri e contemporaneamente riduce le proprietà indesiderate di entrambi i polimeri non ibidrizzati.

La struttura bidimensionale della resina silossanica modificata MS è generata tramite reazione dell’umidità atmosferica (reagente1), con polieteri recanti terminazioni silaniche (reagente2 prepolimero). La conseguente idrolisi dei gruppi terminali alchil-silossanici porta alla formazione di alcoli a basso peso molecolare (alcol etilico, alcol propilico).

La formazione del reticolo (struttura tridimensionale) è promossa da catalizzatori specificatamente formulati, non contenenti composti organo stannici pericolosi per l’ambiente, la formulazione non richiede l’impiego di solventi volatili né l’impiego di plastificanti tossici per l’uomo e per l’ambiente. La resina formulata con specifici extenders e promotori di adesione (silossanici) consente di ottenere le proprietà reologiche e adesive (verso i substrati vetrosughero) tali da garantire stabilità strutturale al pannello riflettente.

L’insieme delle lamine e della resina forma gli strati resistenti del sandwich, detti anche pelli. Se le pelli del sandwich non avessero sufficiente rigidità meccanica è possibile rinforzarle con l’aggiunta di un tessuto, preferibilmente di filamenti in fibra di vetro, impregnato con una resina silossanica modificata analoga a quella sopracitata la quale, una volta indurita per polimerizzazione, aderirà perfettamente e stabilmente sia alle lamine esterne che al core.

In questo caso lo strato resistivo del sandwich è formato dall’insieme delle seguenti tre componenti: lamina esterna – tessuto in fibra – resina.

L’aggiunta dei tessuti in fibra può rendersi necessaria per aumentare la rigidezza flessionale del sandwich, ad esempio nel caso di pannelli di grandi dimensioni o di utilizzo di lamine esterne particolarmente sottili e flessibili, come nel caso di lamine riflettenti polimeriche o in alluminio. In questo caso lo strato resistivo del sandwich è formato dall’insieme delle seguenti tre componenti: lamina esterna – tessuto in fibra – resina.

Alcune proprietà dei polimeri MS sono particolarmente importanti per conferire al pannello a sandwich una lunga durata; in particolare rivestono importanza in questo senso l’elevata inerzia chimica e stabilità meccanica in seguito alla prolungata esposizione agli agenti atmosferici, ed una adeguata elasticità necessaria per compensare le dilatazioni differenziali tra le lamine esterne e il core.

Si tratta inoltre di una classe di composti chimici atossici sia allo stato di monomero che di polimero, già utilizzato nel settore della green building per la sua dimostrata eco-compatibilità.

Dopo che la resina MS si è completamente solidificata in seguito alle reazioni di polimerizzazione, lo strato composito esterno resina-vetro sottile o resina-fibra-vetro sottile o foglio di alluminio o foglio polimerico, conferisce alle lamine esterne un’elevata resistenza meccanica.

Le lamine esterne hanno anche lo scopo di isolare dall’ambiente esterno, e quindi dagli agenti corrosivi in esso presenti, gli strati interni del sandwich, in cui risiedono lo strato metallico riflettente e gli strati compositi resinacore o resina-fibra-core.

L’esposizione diretta all’atmosfera è quindi limitata ai bordi del sandwich che dovranno essere protetti con altri materiali isolanti.

Nel pannello riflettente, oggetto della presente invenzione, il bordo è sigillato con opportuna resina polimerica MS, avente composizione analoga, ma non necessariamente identica, alla resina utilizzata all’interno del pannello a sandwich.

La resina MS del bordo è preferibilmente, ma non necessariamente, supportata da tessuto in fibra minerale, preferibilmente in fibra di vetro. Il bordo sigillato con la resina MS può essere ulteriormente protetto da un profilo in alluminio o materiale plastico o da un film in materiale plastico o siliconico. La resina MS del bordo protegge gli strati interni del sandwich, ed in particolare lo strato metallico riflettente, dall’umidità e dagli agenti ossidanti e corrosivi presenti nell’atmosfera, mentre la cornice funge da punto di ancoraggio del pannello alle componenti meccaniche che collegano il pannello alla sua struttura di sostegno, quest’ultima collegata a sua volta al sistema di attuazione meccanica.

[BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI]

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, di un pannello riflettente, in particolare per un impianto solare termico a concentrazione, illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle unite tavole di disegno in cui:

la Fig. 1 raffigura una vista prospettica di un pannello riflettore secondo l’invenzione assemblato;

la Fig. 2 raffigura una sezione dello stesso pannello in cui si evidenziano le lamine che compongono la struttura multistrato;

la Fig. 3 raffigura una sezione del bordo del pannello di cui si evidenziano lo strato sigillante e la cornice;

la Fig. 4 raffigura una forma che acquisisce il pannello riflettente di Fig. 1 una volta appoggiato su uno stampo e sottoposto alla pressione del sacco a vuoto;

la Fig. 5 mostra uno schema a blocchi semplificato di un impianto in cui vengono impiegati pannelli realizzati in accordo con l’invenzione.

[DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE]

Un pannello riflettente 1, in particolare per un impianto solare termico a concentrazione 100, illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo per un impianto a riflettori di Fresnel, comprende secondo la figura 1:

- una prima lamina riflettente 2 di vetro o altro materiale;

- un primo strato adesivo 3, sigillante e strutturale, in resina silossanica modificata MS e/o uno strato di tessuto pre-impregnato con resina silossanica modificata MS 3 di filamenti in fibra di vetro o in fibra di carbonio o analogo tessuto in fibra di altro materiale;

- uno strato intermedio o core 4, preferibilmente in sughero granulare compresso o naturale;

- un secondo strato adesivo 5, sigillante e strutturale, in resina silossanica modificata MS e/o uno strato di tessuto pre-impregnato con resina silossanica modificata MS di filamenti in fibra di vetro o in fibra di carbonio o analogo tessuto in fibra di altro materiale;

- una seconda lamina di vetro o altro materiale 6;

- una cornice del pannello costituito da un profilo a C in alluminio o in materiale plastico o altro materiale o, alternativamente, da un film in materiale polimerico 10.

Il pannello riflettente 1 presenta quindi una struttura composita multistrato a sandwich, di dimensioni preferite 500x1000 mm, che comprende:

- una prima lamina riflettente esterna 2 in vetro sottile di spessore di circa 1 mm o di alluminio specchiato di spessore compreso tra 0,3 e 0,8 mm o realizzata con una lamina di supporto in metallo o vetro o plastica, di spessore compreso tra 0,3 e 1,2 mm, sulla quale aderisce un film riflettente rivestito con materiale polimerico, tipicamente polimetilmetacrilato - PMMA;

- una seconda lamina esterna 6, preferibilmente di dimensioni e materiale uguali alla prima lamina 2, da cui differisce per l’assenza di film o superficie riflettente. La seconda lamina 6 esterna è aggiunta per rendere il sandwich simmetrico, bilanciandone così la rigidezza flessionale;

- uno strato intermedio 4, cioè il cosiddetto core, comprendente almeno un foglio piano in sughero granulare compresso o naturale avente spessore compreso tra 4 e 6 mm, resistente alla compressione, flessibile ed elastico, avente sostanzialmente la stessa lunghezza e larghezza delle lamine 2, 6;

- un primo strato adesivo 3 compreso tra la prima lamina 2 e lo strato intermedio 4, comprendente uno strato di resina silossanica modificata MS basata su polieteri a terminazione silanica;

- un secondo strato adesivo 5 compreso tra la seconda lamina 6 e lo strato intermedio 4, comprendente uno strato di resina silossanica modificata MS basata su polieteri a terminazione silanica 5;

- uno strato laterale 7 di resina silossanica modificata MS che sigilla il bordo del pannello 1 in corrispondenza di uno o più lati del perimetro dello stesso.

In aggiunta o in alternativa al primo strato adesivo 3, è previsto che tra la prima lamina 2 e lo strato intermedio 4 sia predisposto un tessuto di filamenti in fibra di vetro avente grammatura non superiore a 300 g/m2 e sostanzialmente le stesse dimensioni della superficie planare dello strato intermedio 4, pre-impregnata con resina silossanica modificata MS o altra resina.

In aggiunta o in alternativa al secondo strato adesivo 5, è previsto che tra la seconda lamina 6 e lo strato intermedio 4 sia predisposto un tessuto di filamenti in fibra di vetro avente grammatura non superiore a 300 g/m2 e stesse sostanzialmente dimensioni della superficie planare dello strato intermedio 4 pre-impregnata con resina silossanica modificata MS o altra resina.

Preferibilmente il pannello 1 comprende inoltre una cornice 8 formata da un profilo a C, per esempio in alluminio o in materiale plastico estruso.

La cornice 8 presenta un profilo che ne permette l’adesione al bordo del pannello 1 e contiene un elemento strutturale 9, che consente l’aggancio ad una staffa o altro elemento meccanico di supporto.

Il pannello riflettente 1 è curvo con geometrica preferibilmente cilindrica o parabolica. Un’opportuna curvatura convessa conferisce alla superficie riflettente la capacità di focalizzare la radiazione solare riflessa sul ricevitore. La specifica curvatura dei riflettori nei diversi impianti CSP dipende dalla distanza tra il pannello riflettente e il ricevitore. Per i riflettori di Fresnel a curvatura cilindrica, il raggio di curvatura preferito della superficie riflettente è dell’ordine dei 10-15 m.

Lo strato intermedio o core 4 distanzia gli strati resistenti, o pelli, 2,3 - 5,6 aumentando la rigidezza meccanica del pannello rispetto ad una struttura multistrato costituita soltanto dagli strati resistenti.

Il core è preferibilmente formato da sughero granulare compresso e agglomerato attraverso un processo produttivo ecologico che utilizza come collante la medesima resina naturale del sughero, la suberina. Alternativamente il core può essere formato da fogli in sughero naturale, ovvero ottenuti direttamente da processi di laminazione delle cortecce provenienti dalle querce da sughero.

In una forma di realizzazione (non illustrata), il pannello 1 può comprendere due o più strati in sughero, ciascuno presentante le caratteristiche dello strato intermedio 3 qui descritto e fissati tra di loro tramite la medesima resina silossanica modificata MS utilizzata per l'incollaggio dello strato in sughero con le lamine esterne.

La struttura della resina silossanica modificata MS è generata in situ tramite reazione dell’umidità atmosferica (reagente1), con polieteri recanti terminazioni silaniche (reagente2 prepolimero), la cui reticolazione è promossa da catalizzatori non contenenti composti organo stannici pericolosi per l’ambiente, la formulazione non richiede né l’impiego di solventi né l’impiego di plastificanti dannosi per l’uomo e per l’ambiente.

L’ibrido polisilossanico generato dalla polimerizzazione del prepolimero, combina la resistenza strutturale data dalla fitta reticolazione con la elasticità tipica dei legami eterei dello scheletro polietere/polisilossano.

Le proprietà elastiche del polimero silossanico modificato MS attenua le tensioni strutturali che si originano dai differenziali di espansione termica tra i vari strati 2, 3, 4, 5, 6 che formano la struttura multistrato a sandwich del pannello 1. In particolare, in presenza di strati costituiti da materiali fragili quali le lamine esterne in vetro 2 e 6, tali proprietà elastiche riducono il rischio di formazione di filature che possono originarsi sia dalle sopracitate tensioni dovute alle dilatazioni termiche differenziali dei materiali, sia da urti accidentali durante il trasporto e l’installazione del pannello 1. Nel caso specifico di lamine esterne riflettenti costituite da un supporto in vetro sottile, una lamina d’argento e un rivestimento protettivo della lamina d’argento (coating), le proprietà elastiche della resina riducono i rischi di delaminazione e distacco tra i vari elementi che compongono la struttura multistrato della sopracitata lamina esterna 2.

Oltre alle caratteristiche di resistenza meccanica ed elasticità, il polimero silossanico modificato MS, vantaggiosamente impiegato per il primo e/o secondo strato adesivo 3, 5, presenta una elevata forza di adesione alle lamine 2, 6, al core 4 e, se utilizzato, al tessuto in fibra minerale. Il polimero silossanico modificato MS ha un’eccellente resistenza agli estremi di temperatura, -40°C 100/120 °C, ai raggi ultravioletti e agli agenti chimici atmosferici. Queste caratteristiche assicurano una elevata durata, ad esempio maggiore a 25 anni, alle condizioni ambientali di utilizzo del pannello.

Lo strato laterale di resina 7, predisposto su uno o più lati del perimetro del pannello 1, comprende preferibilmente un polimero silossanico modificato MS con caratteristiche strutturali, chimiche e fisiche analoghe, ma non necessariamente identiche, alla resina sopra descritta e utilizzata per gli strati 3, 5. Infatti varie proprietà del materiale polimerizzato quali, ad esempio, l'elasticità, la densità, la permeabilità all'acqua e ai gas atmosferici ecc. possono essere modificate attraverso le variazioni di formulazione dei monomeri di partenza o dei loro rapporti stechiometrici, pur mantenendo le caratteristiche generali della classe dei polimeri silossanici modificati MS sopra descritti.

Lo strato 7 è posizionato e aderisce lungo tutta l’altezza del bordo e sulla superficie esterna delle lamine 2 e 6 sino ad una distanza dal bordo che varia da 1mm a 10mm.

Lo strato di resina 7 può essere supportato da tessuto in fibra minerale per aumentare la resistenza meccanica del bordo, allo scopo di prevenire rotture o filature delle lamine in vetro sottile 2, 6, particolarmente esposte ad essere danneggiate da urti accidentali durante il trasporto e l’installazione del pannello.

Oltre alle sopracitate funzioni di protezione meccanica, lo strato di resina 7 crea una barriera fisica agli agenti ambientali che nel tempo possono interagire con i vari strati 2, 3, 4, 5, 6 del pannello 1 alterandone le caratteristiche originarie. In particolare lo strato di resina 7 impedisce all’ossigeno atmosferico e all’umidità di entrare in contatto con l’argento o l’alluminio della lamina riflettente 2 e quindi ossidarla.

La cornice 8 del pannello 1 ha una duplice funzione: protettiva e meccanica. Essa agisce quale ulteriore elemento di protezione meccanica e fisica del bordo del pannello e forma il punto di ancoraggio alla struttura meccanica di sostegno del pannello. La cornice può essere realizzata con l’incollaggio allo strato di resina 7 di un profilo, preferibilmente a C, in alluminio o materiale plastico. Il profilo può circondare l’intero bordo del pannello, oppure essere posizionato soltanto in punti specifici di esso e per porzioni limitate.

Alternativamente la cornice 8 può essere realizzata attraverso l’adesione allo strato di resina 7 di un film in materiale polimerico, preferibilmente di tipo siliconico, posizionato in modo analogo al profilo a C sopradescritto.

Si noti che la figura 3 mostra, a titolo meramente esemplificativo, la resina 7 e la cornice 8 applicata a due lati opposti del pannello 1; è tuttavia previsto che la resina 7 e/o la cornice 8 possa essere applicata anche ad un solo lato del pannello, o ad un numero di lati maggiore di due.

Il processo di fabbricazione del pannello 1 prevede inizialmente la realizzazione di un semilavorato (sandwich piano) ottenuto per sovrapposizione degli strati 2, 3, 4, 5, 6. In questa fase di lavorazione la resina è ancora fluida, essendo le reazioni di reticolazione ancora agli stadi iniziali, e consente ai diversi strati che compongono la struttura a sandwich di slittare gli uni sugli altri. Di conseguenza, in questa fase, il semilavorato risulta ancora scarsamente resistente alla flessione.

Il semilavorato può quindi essere facilmente curvato poggiando la faccia riflettente del sandwich sulla superficie concava di uno stampo 10 e quindi esercitando una pressione, ovvero una forza perpendicolare alle superfici del semilavorato e dello stampo. L’applicazione della pressione costringe il semilavorato ad assumere la curvatura dello stampo. La pressione può essere applicata con varie attrezzature e metodologie.

Il metodo preferito, ma non esclusivo, consiste nell’inserire l’insieme sandwich-stampo in un sacco 11 all’interno del quale viene realizzato un certo livello di vuoto mediante l’aspirazione dell’aria in esso contenuta (cosiddetta tecnica del sacco a vuoto). Il livello del vuoto preferito è di poche unità di millibar. Il valore della pressione utilizzata sarà quindi circa quella atmosferica, ovvero 10.000 Kgf/m<2>(la forza peso di 10.000 kg applicati su un metro quadrato di superficie). L’insieme sandwich-stampo sarà tenuto sotto vuoto sino a completa solidificazione della resina per polimerizzazione.

Quindi il pannello può essere estratto dal sacco e separato dallo stampo.

Il pannello 1 così realizzato sarà rigido, in particolare se si tiene conto del basso peso e dello spessore ridotto, e avrà la curvatura desiderata con deviazioni massime geometriche contenute entro i 2 milliradianti (le deviazioni sono misurate come la differenza angolare tra l’effettiva perpendicolare alla superficie in un punto specifico della superficie riflettente e la perpendicolare teorica nello stesso punto.

La preparazione del pannello 1 è quindi completata dalla sigillatura del bordo. Lungo quest’ultimo si applica una resina sigillante e adesiva 7 e successivamente viene incollata la cornice 8. In alternativa, L’applicazione della strato di resina 7 e il posizionamento della cornice 8 possono essere effettuati simultaneamente prima dell’inserimento del pannello nel sacco a vuoto. In questo caso la polimerizzazione degli strati di resina 3, 5 e 7 avverrà contemporaneamente all’interno del sacco a vuoto.

Claims (19)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pannello riflettente, in particolare per un impianto solare termico a concentrazione, comprendente una prima lamina riflettente (2), uno strato intermedio (4) ed una seconda lamina (6), in cui: - detta prima e seconda lamina (2, 6) sono fissate su superfici opposte di detto strato intermedio (4); - detto strato intermedio (4) è realizzato in sughero.
2. 2. Pannello secondo la rivendicazione 1 in cui detto strato intermedio (4) è realizzato in sughero naturale oppure in sughero granulare compresso.
3. 3. Pannello secondo la rivendicazione 1 o 2 comprendente inoltre un primo strato adesivo (3), interposto tra detta prima lamina (2) e detto strato intermedio (4), ed un secondo strato adesivo (5) interposto tra detta seconda lamina (6) e detto strato intermedio (4).
4. 4. Pannello secondo la rivendicazione 3 in cui detto primo strato adesivo (3) e/o detto secondo strato adesivo (5) comprende una resina silossanica modificata.
5. 5. Pannello secondo la rivendicazione 3 o 4 in cui detto primo strato adesivo (3) e/o detto secondo strato adesivo (5) comprende uno strato di tessuto pre-impregnato con resina silossanica modificata.
6. 6. Pannello secondo la rivendicazione 5 in cui detto tessuto comprende filamenti in fibra di vetro o in fibra di carbonio o analogo tessuto in fibra di altro materiale.
7. 7. Pannello secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente inoltre una cornice (8) applicata ad una o più porzioni perimetrali di detto pannello (1).
8. 8. Pannello secondo la rivendicazione 7 comprendente inoltre uno strato laterale (7), preferibilmente comprendente resina silossanica modificata, interposto tra detta cornice 8, e l’insieme di almeno dette prima e seconda lamina (2, 6) e detto strato intermedio (4).
9. 9. Impianto solare termico a concentrazione comprendente: - un elemento di conversione (E), in cui un fluido termovettore fluisce in un condotto ed assorbe energia termica irradiata su detto condotto; - uno o più pannelli (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, disposti in modo da ricevere radiazioni solari ed indirizzarle verso detto elemento di conversione.
10. 10. Impianto secondo la rivendicazione precedente comprendente inoltre uno o più attuatori (A), operativamente attivi su detti uno o più pannelli (1) per movimentare gli stessi in funzione del moto apparente del sole.
11. 11. Metodo per la realizzazione di un pannello riflettente, in particolare per un impianto solare termico a concentrazione, comprendente: - predisporre un semilavorato comprendente uno strato intermedio (4) in sughero, presentante una prima superficie alla quale è associata una prima lamina riflettente (2) ed una seconda superficie, opposta a detta prima superficie, alla quale è associata una seconda lamina (6); - curvare detto semilavorato in modo che la prima lamina (2) assuma conformazione convessa; - fissare detta prima lamina (2) a detta prima superficie e detta seconda lamina (6) a detta seconda superficie.
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 11 comprendente inoltre predisporre una resina in stato fluido lungo il bordo perimetrale di detto semilavorato.
13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 12 in cui la fase di curvare detto semilavorato è eseguita mentre detta resina è in stato fluido.
14. 14. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 13 in cui la fase di curvare detto semilavorato comprende: - mettere a contatto detta prima lamina (2) con una superficie concava di uno stampo (10); - far interagire detto semilavorato e detto stampo (10) in modo che detta prima lamina (2) aderisca sostanzialmente a detta superficie concava.
15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 14 in cui la fase di far interagire detto semilavorato con detto stampo (10) comprende: - alloggiare detto semilavorato e detto stampo (10) in un elemento di contenimento (11) flessibile e chiuso a tenuta; - prelevare aria da detto elemento di contenimento (11) fino a quando la pressione all’interno dello stesso raggiunge una determinata soglia.
16. 16. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 15 in cui detto semilavorato comprende inoltre un primo strato adesivo (3), interposto tra detta prima lamina (2) e detto strato intermedio (4), ed un secondo strato adesivo (5) interposto tra detta seconda lamina (6) e detto strato intermedio (4).
17. 17. Metodo secondo la rivendicazione 16 in cui detto primo strato adesivo (3) e/o detto secondo strato adesivo (5) comprende una resina silossanica modificata.
18. 18. Metodo secondo la rivendicazione 16 o 17 in cui detto primo strato adesivo (3) e/o detto secondo strato adesivo (5) comprende uno strato di tessuto pre-impregnato con resina silossanica modificata.
19. 19. Metodo secondo la rivendicazione 18 in cui detto tessuto comprende filamenti in fibra di vetro o in fibra di carbonio o analogo tessuto in fibra di altro materiale.