ITMO20080287A1 - Gruppo di convogliamento di raggi solari, particolarmente per sistemi di conversione dell'energia solare in energia elettrica e/o termica - Google Patents

Description

"GRUPPO DI CONVOGLIAMENTO DI RAGGI SOLARI , PARTICOLARMENTE PER SISTEMI DI CONVERSIONE DELL 'ENERGIA SOLARE IN ENERGIA ELETTRICA E/O TERMICA" .

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto un gruppo di convogliamento di raggi solari, particolarmente per sistemi di conversione dell'energia solare in energia elettrica e/o termica, cosiddetti impianti di cogenerazione, nonché relativo metodo di formatura dello stesso.

I dispositivi di conversione dell'energia solare in energia utilizzabile ad oggi noti sono tali da fornire, in genere, solo una delle due componenti, 0 1'energia elettrica (pannelli fotovoltaici piani) o l'energia termica (pannelli solari termici, di tipo piano o a concentrazione, ivi inclusi i concentratori parabolici lineari e le torri solari).

1 dispositivi convogliatori di raggi solari sono generalmente costituiti da un foglio in materiale riflettente dei raggi solari incidenti, ad esempio, un foglio in materiale metallico, il quale viene orientato in modo da convogliare il raggio riflesso in una zona prestabilita, ove si concentrano le celle fotovoltaiche o il gruppo di riscaldamento .

Sono note due differenti tipologie di dispositivi convogliatori, la prima tipologia nota, che prende il nome di concentratore parabolico o "parabolic dish", è costituito da una superfìcie riflettente tridimensionale (3D) denominata paraboloide di rotazione, in quanto ottenuta ruotando attorno ad un asse un profilo parabolico bi-dimensionale.

La realizzazione pratica di un riflettore paraboloidale 3D è abbastanza complessa e costosa, per cui spesso la curvatura paraboloidale viene approssimata tramite singoli elementi riflettenti di forma sferica, spesso di dimensione e forma identica, e che vengono mantenuti in posizione fissa gli uni rispetto agli altri.

Questa pluralità di dispositivi convogliatori sono poi affiancati fra loro senza soluzione di continuità, per formare il gruppo di convogliamento che approssima il paraboloide 3D. Una dimensione indicativa del singolo elemento riflettente, nel seguito semplicemente foglio, è di 1 metro quadrato, ma sono possibili dimensioni maggiori ed anche molto minori (30x30cm, 20x20cm, 15xl5cm) . Le dimensioni inferiori sono tipicamente usate quando il paraboloide 3D è approssimato con elementi riflettenti piani anziché sferici.

Questa prima tipologia di dispositivi convogliatori, nonché di gruppi di convogliamento non è, comunque, scevra di inconvenienti tra i quali va annoverato il fatto che la forma parabolica dei diversi dispositivi stessi non risulta di facile realizzazione pratica e, dunque, ogni deviazione dalla curvatura ideale (approssimazione del paraboloide con elementi di forma diversa e/o errori di curvatura) genera un calo del rendimento sulla concentrazione dei raggi riflessi, una dispersione degli stessi e, fatto assai grave, una disuniformità della illuminazione sul piano focale che penalizza notevolmente la efficienza dei sistemi di conversione fotovoltaica .

In particolare, l'approssimazione del paraboloide con elementi riflettenti di curvatura sferica di dimensioni e focali identiche, è nota generare una illuminazione fortemente non-uniforme sul piano focale .

Si osserva che uno specchio sferico di focale fissa, può ragionevolmente approssimare il paraboloide ma in un solo punto, altri punti richiederebbero specchi sferici di focale diversa, in particolare la focale richiesta è minore nelle zone centrali e cresce verso l'esterno.

Una approssimazione accurata del paraboloide 3D con singoli elementi di piccola dimensione, richiede pertanto che tali elementi siano tutti esattamente di forma paraboloidale (tutti diversi fra loro) , oppure che siano di forma sferica, ma tutti diversi fra di loro sia in dimensioni che in focale: entrambe le soluzioni comportano costi e complicazioni costruttive elevatissime.

Inoltre, per la realizzazione di un gruppo di convogliamento, l'orientazione dei diversi dispositivi convogliatori presenta non poche difficoltà, in quanto necessita di delicate operazioni di calibratura effettuate in fabbrica o, ancor peggio, in loco.

La difficoltà maggiore consiste nell 'eseguire l'orientazione dei singoli dispositivi in modo da far coincidere la posizione di ciascun fuoco in un unico punto di concentrazione dei raggi riflessi. Inoltre, altro inconveniente risiede nel fatto che guesta prima tipologia dì gruppi dì convogliamento presenta fattori di concentrazione che vanno dai 3.000 ai 10.000 sun, se realizzati in forma paraboloidale perfetta, un valore che risulta troppo elevato per le celle fotovoltaiche a giunzioni multiple.

Se il paraboloide viene approssimato con elementi sferici, la concentrazione è minore, ma risulta fortemente non uniforme, costrìngendo ad usare omogeneizzatori di flusso e/o rendendo i convogliatori stessi praticamente inutilizzabili per le applicazioni fotovoltaiche e, dunque, in sistemi dì conversione dell'energia solare in energia elettrica, ed esclusivamente adatti per sistemi termici di conversione.

Una seconda tipologia nota di dispositivi convogliatori, che generalmente viene chiamato concentratore cilindrico o cilindrico-parabolico o "parabolic trough", è costituito da un foglio riflettente di forma sostanzialmente rettangolare e presentante un unico asse di curvatura, parallelo all'asse longitudinale del foglio per la conformazione semicilindrica o parabolica dello stesso .

Il concentratore cilindrico o cilindricoparabolico ha la peculiarità di concentrare i raggi riflessi su un'unica linea focale parallela all'asse di curvatura.

Questi dispositivi convogliatori vengono utilizzati singolarmente e presentano un fattore di concentrazione tipico che va da 30 a 60 suns per sistemi a fuoco vicino, usati principalmente per applicazioni termiche, e fino ad un massimo di circa 100 sun per sistemi a fuoco distante con riflettore secondario.

Anche questa seconda tipologia di dispositivi convogliatori non è, comunque, scevra di inconvenienti, tra i quali va annoverato il fatto che essi presentano un fattore di concentrazione troppo basso per le applicazioni fotovoltaiche che prevedano l'uso di celle ad alte prestazioni ed alto costo unitario.

Compito precipuo del presente trovato è quello di eliminare gli inconvenienti sopra lamentati della tecnica nota escogitando un gruppo di convogliamento che consenta di ottenere fattori di concentrazione tali da ottimizzare 1'.illuminazione delle celle fotovoltaiche e/o il sistema termico per l'ottimizzazione del rendimento di conversione dell'energia solare in energia elettrica e/o termica .

Altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un gruppo di convogliamento che sia di facile installazione e manutenzione e che presenti al contempo, elevati rendimenti di conversione e concentrazione .

Ulteriore scopo del trovato è quello di presentare un gruppo di convogliamento dei raggi solari che presenti elevata versatilità di impiego, un fattore di concentrazione tale da renderlo utilizzabile in sistemi per la cogenerazione di energia elettrica e termica, nonché rifletta un'immagine luminosa concentrata, sufficientemente uniforme, e con rapporto di concentrazione facilmente modificabile per adattarlo alle caratteristiche dei dispositivi fotovoltaici (celle) della migliore qualità disponibile sul mercato .

Inoltre, altro scopo del trovato è quello di essere facilmente abbinabile e compatibile con dispositivi ricevitori e dispositivi convogliatori secondari, ad esempio, del tipo descritto nelle domande di brevetto copendenti a nome dello stesso richiedente, rispettivamente dal titolo "dispositivo ricevitore di raggi solari per sistemi fotovoltaici di conversione dell'energia solare in energia elettrica e/o termica" e "dispositivo convogliatore secondario di raggi solari, particolarmente per gruppi di conversione dell'energia solare in energia elettrica e/o termica"

Altro scopo del trovato è quello di presentare una struttura facilmente riproducibile industrialmente, nonché facilmente installabile e trasportabile .

Nell'ambito di tale compito tecnico, altro scopo del presente trovato è quello di presentare una struttura semplice, di relativamente facile attuazione pratica, di sicuro impiego ed efficace funzionamento, nonché di costo relativamente contenuto .

Questo compito e questi scopi vengono tutti raggiunti dal presente gruppo di convogliamento dei raggi solari, particolarmente per sistemi di conversione dell'energia solare in energia elettrica e/o termica che comprende una struttura di supporto di almeno un dispositivo convogliatore, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di dispositivi convogliatori ciascuno dei quali comprendente almeno un foglio di materiale otticamente riflettente e presentante almeno un profilo sostanzialmente ricurvo secondo un unico asse di curvatura, detto profilo presentando forma sostanzialmente parabolica per ottenere la riflessione focalizzata di un'immagine luminosa concentrata di forma sostanzialmente rettangolare, detti dispositivi convogliatori essendo associati in modo solidale a detta struttura di supporto e disposti tra loro sostanzialmente affiancati, senza soluzione di continuità, ad ottenere la riflessione focale di un'immagine luminosa concentrata sostanzialmente rettangolare.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di dettaglio di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un gruppo di convogliamento, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni in cui:

la figura 1 è una vista dall'alto di un dispositivo convogliatore per gruppi di convogliamento, secondo il trovato;

la figura 2 è una vista laterale di figura 1;

la figura 3 è una vista assonometrica di figura 1; la figura 4 è una vista dall'alto di un gruppo di convogliamento, secondo il trovato;

la figura 5 è una vista schematica frontale di figura 4;

la figura 6 è una vista assonometrica di un particolare di figura 4;

la figura 7 è una vista assonometrica di un gruppo di convogliamento, secondo il trovato;

la figura 8 è una vista frontale di figura 7;

la figura 9 è una vista frontale schematica di una struttura portante utilizzata per la realizzazione dello stampo di formatura del gruppo secondo il trovato;

la figura 10 è una vista frontale dello stampo di formatura del gruppo, in fase di caricamento dei dispositivi convogliatori, secondo il trovato; la figura 11 è un particolare di figura 10;

la figura 12 è una vista frontale dello stampo di figura 10 in fase di stampaggio;

la figura 13 è una vista schematica rappresentante il percorso dei raggi solari riflessi da dispositivi convolgiatori , secondo il trovato, tra loro diversamente inclinati.

Con particolare riferimento a tali figure, si è indicato globalmente con 1 un gruppo di convogliamento di raggi solari, particolarmente per sistemi di conversione dell'energia solare in energia elettrica e/o termica.

Il gruppo 1 comprende almeno un dispositivo convogliatore il quale comprende almeno un foglio 2 di materiale otticamente riflettente.

Il materiale otticamente riflettente è preferibilmente una lamiera di alluminio speculare, trattata superficialmente per resistere ad anni di impiego in ambiente esterno. Non si esclude tuttavia l'impiego di differenti materiali presentanti caratteristiche riflettenti sostanzialmente equivalenti.

A titolo di esempio non esaustivo possono essere utilizzati come materiali otticamente riflettenti i seguenti: specchi in vetro sottile piegabili secondo il profilo parabolico richiesto, eventualmente incollati su lastre metalliche di sostegno, specchi in vetro spesso preformato, specchi in PMMA (Poli Metil Meta Acrilato), film polimerici o vernici o altri trattamenti di metallizzazione che producano una superficie uniforme e di elevata riflettività.

Ad esempio, in una preferita e vantaggiosa forma di realizzazione, il foglio 2 presenta dimensione approssimativa pari a 500x3000mm, che ne consente un'elevata maneggevolezza nell'installazione e comodità di trasporto.

Il foglio 2 presenta almeno un profilo sostanzialmente ricurvo secondo un unico asse di curvatura Cl.

Agli scopi del presente trovato, il profilo del foglio 2 presenta forma sostanzialmente parabolica per la riflessione focalizzata di un'immagine luminosa 3 concentrata di forma sostanzialmente rettangolare .

In particolare, l'immagine luminosa 3 di forma sostanzialmente rettangolare si intende un'immagine luminosa 3 concentrata di forma lineare derivante da sorgenti puntiformi poste all'infinito. Poiché il sole è una sorgente estesa con apertura di circa 1⁄2 grado, l'immagine luminosa assume una forma sostanzialmente rettangolare.

In particolare, la forma sostanzialmente rettangolare ottenuta presenta lato minore di circa 30mm (per una focale di circa 3,25 metri) e lato maggiore di circa 500mm e, dunque, sostanzialmente della stessa lunghezza del lato minore del foglio 2 stesso.

In particolare, nell'esempio sopra riportato, l'immagine luminosa 3 presenta, dunque, dimensioni indicative di 30x500 min.

La forma sostanzialmente allungata e rettangolare dell'immagine luminosa 3 riflessa del foglio 2 semplifica il posizionamento delle celle fotovoltaiche ed i relativi collegamenti elettrici, aumentando il rendimento complessivo di conversione dell'energia solare in energia elettrica e/o termica.

Il foglio 2 presenta forma sostanzialmente allungata e l'asse di curvatura CI è sostanzialmente inclinato rispetto all'asse longitudinale L del foglio stesso.

Vantaggiosamente, l'asse di curvatura CI è sostanzialmente ortogonale all'asse longitudinale L del foglio 2.

Il foglio 2 presenta, poi, forma sostanzialmente rettangolare .

I lati di minore dimensione del foglio 2, vantaggiosamente, presentano larghezza sostanzialmente variabile lungo l'asse longitudinale, in particolare, crescente dall'estremità alla mezzeria del foglio stesso a formare delle bombature o sciabolature dei lati di maggiore dimensione.

II foglio 2 comprende almeno una pellicola 4 protettiva del foglio stesso, la quale è associata in modo aderente e/o removibile alla superficie riflettente del foglio 2 per la protezione antiusura dello stesso.

In particolare, il foglio 2 può comprendere una prima pellicola, tipicamente in polietilene autoadesivo, a protezione del foglio stesso, la quale è associata in modo removibile alla superficie riflettente del foglio 2 per la protezione dello stesso durante le fasi di fabbricazione, trasporto ed installazione del convogliatore. Tale prima pellicola protettiva sarà rimossa all'atto dell'attivazione del sistema .

Inoltre, il foglio 2 può comprendere una seconda pellicola speculare riflettente associata aderentemente al foglio stesso.

In caso di deterioramento della superficie riflettente del foglio 2, ad esempio, dopo anni di esposizione agli agenti atmosferici, la forma piano-parabolica del foglio 2 consente l'applicazione di una nuova seconda pellicola riflettente, ad esempio, auto-adesiva, che assumerà esattamente la forma del foglio 2 sottostante, di fatto rinnovando le prestazioni di riflessione di ciascun dispositivo convogliatore. Il gruppo 1 di convogliamento dei raggi solari, comprende una struttura di supporto 5 la quale, ad esempio, è atta ad essere associata a mezzi di inseguimento solari noti al tecnico del ramo non mostrati in figura; i mezzi di inseguimento sono, ad esempio, del tipo di una struttura elettromeccanica di inseguimento del sole (inseguitore solare o "solar tracker") su due assi, a controllo elettronico e/o computerizzato. L'inseguitore solare sarà dotato di convenzionali appoggi al suolo (mediante un palo o altro basamento di installazione) oppure fissato su tetti, pareti o quant 'altro.

Il gruppo 1 comprende una pluralità di dispositivi convogliatori e, dunque, di fogli 2, così come sopra descritti, associati in modo solidale alla struttura di supporto 5 e disposti tra loro sostanzialmente affiancati, senza soluzione di continuità, per la riflessione focale di un'immagine luminosa 3 concentrata di forma sostanzialmente rettangolare.

I fogli 2 sono tra loro sostanzialmente affiancati in corrispondenza dei lati di maggiore dimensione di ciascun foglio 2.

II complesso dei lati di minore dimensione dei fogli 2, che singolarmente presentano profilo sostanzialmente piano, approssima un profilo sostanzialmente parabolico con asse di curvatura C2 sostanzialmente ortogonale all'asse di curvatura CI dei fogli 2. La suddetta disposizione dei fogli 2 è tale che le immagini luminose 3 concentrate, che vengono riflesse da ciascuno dei fogli stessi, risultano tra loro sostanzialmente sovrapposte.

Infatti, il punto centrale del segmento piano corrispondente al lato minore del foglio 2, è tangente al profilo parabolico con asse di curvatura C2: ciò assicura che tutti punti mediani dei vari fogli 2 produrranno una immagine luminosa 3 riflessa che cade nel fuoco del convogliatore. Risultano sostanzialmente sovrapponibili, a meno di effetti del secondo ordine che saranno risolti in seguito, anche le immagini luminose 3 formate in altri punti non mediani del segmento, in modo tale che le immagini luminose 3 concentrate che vengono riflesse da ciascuno dei fogli stessi, risultino fra loro sostanzialmente sovrapposte. Si osserva che la curvatura parabolica attorno all'asse CI e quella attorno all'asse C2 sono identiche, di fatto si tratta dello stesso profilo parabolico ruotato di 90°. In altri termini, i profili parabolici attorno all'asse CI e quello attorno all'asse C2 sono generati dalla intersezione dello stesso paraboloide 3D con due piani ortogonali fra loro e la cui intersezione (retta) coincide con l'asse del paraboloide 3D. La struttura tridimensionale proposta mette assieme, in modo innovativo, gli aspetti migliori dei concentratori "parabolic dish" e "parabolic trough". Del "parabolic trough" si ha la semplicità di realizzazione derivante dai singoli fogli 2 riflettenti con forma parabolica secondo un unico asse di curvatura Cl, e piani in direzione ortogonale. Singoli elementi "trough" di larghezza limitata (i vari fogli 2), sono poi collocati uno di fianco all'altro in modo da approssimare anche lungo l'asse ortogonale C2 la stessa curvatura parabolica. Le immagini lineari prodotte dai vari fogli 2 si sovrappongono esattamente nel fuoco, per cui la concentrazione prodotta lungo l'asse C2 è circa direttamente proporzionale al numero di fogli 2 presente. Il convogliatore così realizzato può variare facilmente il fattore di concentrazione aumentando o diminuendo il numero di fogli 2 utilizzato: al limite, per un numero infinito di fogli 2, il sistema diventa identico ad un paraboloide di rotazione 3D. Se il numero di fogli è uno, si ottiene un sistema "parabolic trough". I concentratori "parabolic trough" e "dish" risultano pertanto dei casi particolari limite (fogli 2 = 1 e fogli 2 = infinito) della struttura generale di convogliamento dei raggi solari gui descritta .

Un esempio preferito, ma non esclusivo di un gruppo 1 presenta dimensioni indicative e non vincolanti di 3 x 4.5 metri, ed è realizzato in modo che la sezione lungo il lato presentante dimensione di 4,5 metri sia, come detto di forma sostanzialmente parabolica, realizzata con l'approssimazione dei segmenti derivanti dai lati di minore dimensione di ciascun foglio 2, e tale profilo parabolico presenti focale a circa 3250mm. In particolare, tale parabola viene approssimata da una serie di segmenti piani, ovvero i lati corti del foglio 2, tangenti alla parabola stessa nel loro punto centrale.

La sezione lungo il lato di 3,0 metri ha, anch'essa forma di parabola, determinata dalla curvatura, secondo l'asse di curvatura Cl, di ciascun foglio 2, in modo che presenti anch'esso punto focale posto a circa 3250 mm dalla superficie riflettente.

Vantaggiosamente, ma non limitatamente il gruppo 1 è formato da 9 fogli 2, come detto di forma pianoparabolica realizzati in lamiera di alluminio speculare, con dimensione approssimativa pari a 500x3000mm.

L'insieme delle superfici riflettenti dei fogli 2, focalizza la luce solare diretta su una "striscia" di forma rettangolare, l'immagine luminosa 3 concentrata, di dimensioni indicative di 30 x 500 mm.

Tale forma e dimensione della luce riflessa è particolarmente adatta per l'illuminazione calibrata di celle fotovoltaiche, ad esempio del tipo descritte nella domanda di brevetto copendente dello stesso richiedente dal titolo "dispositivo ricevitore di raggi solari per sistemi fotovoltaici di conversione dell'energia solare in energia elettrica e/o termica" e, ad esempio, dotate dì dispositivi convogliatori secondari, ad esempio, del tipo descritto nella domande di brevetto copendente a nome dello stesso richiedente dal titolo "dispositivo convogliatore secondario di raggi solari, particolarmente per gruppi di conversione dell'energia solare in energia elettrica e/o termica".

Vantaggiosamente la struttura di supporto 5 e i fogli 2 sono tra loro solidali a definire una struttura rigida, la quale risulta di facile trasporto ed installazione del gruppo 1 stesso. Nelle figure 5 e 8 si può vedere il percorso seguito da raggi solari paralleli che incidono in posizioni vicine ai bordi dei fogli 2, in particolare, come indicato in figura 5, il raggio incidente nel punto A2 del primo foglio 2a più esterno viene riflesso nel punto X2 del fuoco, il raggio incidente nel punto B1 del foglio 2b contiguo al foglio 2a ad esso più interno, è riflesso nel punto XI del fuoco.

Pur essendo i punti A2 e B2 assai vicini, essi appartengono a piani riflettenti con differente inclinazione, e quindi sono riflessi in posizioni lontane del fuoco.

I raggi riflessi, come detto, da un foglio 2 piano-parabolico si sovrappongono a quelli degli altri settori e, dunque, la concentrazione solare prodotta dal gruppo 1 riflettente è sostanzialmente pari ad N-volte quella prodotta da un singolo foglio 2 piano-parabolico.

Nel caso specifico mostrato in figura la concentrazione solare prodotta dal gruppo 1 è pari ad oltre 8 volte quella prodotta da un singolo foglio 2.

In particolare, con il gruppo 1 si ottengono valori del fattore di concentrazione compresi tra 300 - e 1000 suns.

Tali valori del fattore di concentrazione risultano particolarmente adatti per l'illuminazione di celle fotovoltaiche, ad esempio del tipo descritte nella suddetta domanda di brevetto copendente, per la conversione di energia solare in energia elettrica e al contempo per l'illuminazione di sistemi di conversione dell'energia solare in energia termica.

Particolarmente, l'inclinazione dei singoli fogli 2, che approssimano il profilo parabolico, aumenta (rispetto all'inclinazione del foglio 2e centrale) man mano che ci si allontana dall'asse di curvatura C2 del gruppo.

Indicando con a l'angolo formato tra il raggio solare incidente su un foglio 2 e la normale al foglio stesso, si ha, dunque, che l'angolo formato dal raggio riflesso e la normale all'immagine luminosa 3 concentrata riflessa è pari a due volte a.

Per evitare di perdere parte della radiazione riflessa dai fogli 2 (ad esempio i più inclinati) e mantenere, dunque, la completa sovrapposizione focale dei ciascuna immagine luminosa 3 di ciascun foglio 2 è necessario che questi ultimi presentino larghezza del lato di minore dimensione dei fogli stessi inferiore man mano che ci sì allontana dal foglio centrale, numerato per comodità con il numero di riferimento 2e.

In particolare il foglio 2e centrale, presenta il lato di minore dimensione più largo degli altri fogli 2 ad esso più esterni. Come si vede in figura 13 tutti i fogli 2 proiettano immagini luminose 4 riflesse della stessa lunghezza sul ricevitore se la loro dimensione è variabile e pari a:

L (N) = L (centrale) * cos (2α) / cos (a)

dove a è l'angolo formato dai raggi solari incidenti con la normale al foglio 2 generico.

Nell’esempio, in cui il lato corto dei fogli 2 è di larghezza nominale di 500 mm, si ha che:

il foglio 2e centrale presenta lato di minore dimensione di larghezza 537 mm; i fogli 2d, ad esso adiacenti presentano larghezza di 532 mm; i fogli 2c rispettivamente adiacenti a questi ultimi presentano larghezza di 517 mm; i fogli 2b rispettivamente adiacenti ai fogli 2c presentano larghezza di 497 mm ed infine i fogli 2a rispettivamente adiacenti ai fogli 2b, presentano larghezza di 474 mm.

I valori sono solo indicativi, e possono subire modifiche anche rilevanti a seconda della modalità tecniche e precisione di esecuzione delle "bombature" che assicurano una copertura più o meno completa dell'inviluppo paraboloidale.

Inoltre, gli angoli a di inclinazione dei diversi fogli 2, rispetto al piano definito dal foglio 2e, sono, ad esempio, i seguenti:

fogli 2d: a = 4,7°

fogli 2c: OÌ= 9,0°

fogli 2b: a = 12,8°

fogli 2a: a = 15,9°

Come detto, ciascuno dei fogli 2 presenta bombature sui lati di maggiore dimensione e tali bombature massimizzano la superficie riflettente complessiva minimizzando, al contempo, le interruzioni della superficie riflettente dovuta all'inclinazione dei diversi fogli 2.

Vantaggiosamente, ai fini di ridurre ancor più gli spazi vuoti rimanenti tra un foglio 2 e l'altro, è possibile giuntare i vari fogli 2, anche detti spicchi, mediante collante riflettente o altro materiale riempitivo riflettente i raggi solari ai fini di garantire uniformità alla superficie riflettente del gruppo 1.

Il gruppo 1 descritto viene, preferibilmente, realizzato mediante il metodo di formatura descritto nel seguito.

Il metodo di formatura di ciascuno del gruppo 1 comprende la fase di:

- predisporre una pluralità di fogli (2) piani in materiale otticamente riflettente dei raggi solari;

In particolare, ciascuno dei fogli 2 viene tagliato secondo la forma sostanzialmente rettangolare sopra descritta e, vantaggiosamente come detto, può comprendere almeno una pellicola 4 protettiva della superficie riflettente (ad esempio, una prima pellicola removibile all'atto dell'installazione del gruppo 1 ed una seconda pellicola riflettente rinnovabile dopo anni di installazione), che funge da guscio esterno al foglio 2, di materiale sostanzialmente trasparente a formare una struttura stratiforme con il foglio stesso;

Il procedimento di formatura del gruppo 1 comprende, inoltre, la fase seguente:

- disporre i fogli 2 tra loro affiancati, senza soluzione di continuità, su uno stampo 6 di forma convessa preformato per la formatura di ciascuno dei fogli 2 con curvatura rispetto all’unico asse di curvatura Cl, e ponendo a contatto la superficie riflettente del foglio 2 con lo stampo 6.

Per la formazione dello stampo si procede in tal senso :

si realizza una struttura portante 7a rigida, ad esempio in acciaio, sulla quale vengono posizionati settori 8, ad esempio anch'essi in acciaio, riportanti l'esatta forma da conferire ai singoli fogli 2.

In particolare, si tagliano dei settori 8 aventi forma uguale alla forma dei fogli 2, i quali vengono disposti come sopra descritto per la realizzazione di una forma spaziale uguale a quella che si vuole realizzare con i fogli 2 riflettenti.

Vantaggiosamente, i settori 8 sono fissati alla struttura portante 7a mediante mezzi di regolazione 7b, ad esempio viti micrometriche o simili, per la taratura dell'esatta posizione ed inclinazione dei singoli settori 8 e la regolazione, fatta ad esempio mediante laser, dell'esatta sovrapposizione dell'immagine riflessa da ciascun settore 8 in un'immagine luminosa sostanzialmente rettangolare e delle dimensioni volute .

Una volta disposti e regolati i vari settori 8 come desiderato ed avendo, quindi, realizzato una struttura rigida della forma desiderata, si procede ricoprendo gli stessi settori con una resina indurente 9, la quale riempendo la forma concava formata dagli stessi prende la forma della superficie dei settori 8 e, una volta solidificata, ne rappresenta un calco di forma convessa .

Tale stampo, viene ribaltato e può presentare un rinforzo 10 nella parte inferiore e utilizzato, ad esempio, nel punzone di una pressa ad iniezione di tipo noto.

Il metodo di formatura del gruppo 1, comprende, inoltre, la fase di

- bordare i fogli 2 mediante una struttura di supporto 5 per il contenimento e la protezione degli stessi definente un corpo scatolare attorno ai fogli stessi;

La fase di bordare prevede, in particolare, il fissare bordi 11 perimetrali, ad esempio metallici, attorno al gruppo 1, in particolare ai fogli 2.

Sopra a tali bordi viene, inoltre, fissata una lamina 12 a chiudere il corpo scatolare definito dai fogli 2 e i bordi 11; il corpo scatolare rimane internamente vuoto.

Prima di chiudere il corpo scatolare con la lamina 12, ad esempio mediante organi filettati o altro tecnicamente equivalente, possono essere inseriti all'interno del corpo scatolare stesso mezzi di supporto e trattenimento tra un foglio 2 e l'altro, come ad esempio nastro o barre di supporto o simili.

La lamina 12, così come i mezzi di supporto e trattenimento, ad esempio, sono realizzati sotto forma di laminati plastici rinforzati composti da: fibra di vetro (che presenti un peso di circa 750 gr/m2), resina poliestere, la quale ad esempio, è la stessa resina utilizzata per la realizzazione della la resina indurente 9, ed infine una finitura di gel-coat alimentare bianco/Vercos.

Le fibre di vetro vengono prodotte fondendo speciali tipi di sabbie silicee e facendo filare e stirare le fibre per mezzo di particolari filiere. Esse possiedono buona elasticità, elevate caratteristiche meccaniche e di resistenza chimica, determinate dalla composizione della sabbia silicea di partenza. La resistenza meccanica della lamina 12 è direttamente proporzionale alla quantità di fibra contenuta.

La resina è un poliestere insaturo ed è la matrice del materiale composito che determina, con la polimerizzazione, la forma permanente della lamina stessa. Tale resina ha la funzione di mantenere in posizione e separate fra loro le fibre di vetro, evitando abrasioni che porterebbero al decadimento delle stesse con conseguente rottura della pellicola stessa.

Il gel-coat è la "pelle" esterna della lamina 12, quindi la parte in vista e, come tale, lo protegge e conferisce una finitura superficiale. E' composto principalmente da una resina isoftalica con elevate proprietà elastiche ed è stabilizzata alla luce.

Inoltre, si possono realizzare canalizzazioni interne al corpo scatolare e rinforzi alla struttura di supporto 5 per l'alloggiamento di collegamenti elettrici e/o idraulici. Inoltre, può essere collocata all'interno del corpo scatolare una vera e propria "anima di rinforzo'' realizzata in tubi e/o profilati metallici o altri materiali equivalenti, con lo scopo di rendere la forma del convogliatore sufficientemente rigida anche in presenza di forti sollecitazioni esterne. Tale anima di irrigidimento, potrà presentare rinforzi specifici e predisposizioni di aggancio nei punti in cui il convogliatore viene fissato a strutture esterne, ad esempio di inseguimento solare. Analogamente saranno presenti rinforzi e agganci nei punti in cui il dispositivo 1 convogliatore deve sostenere il concentratore secondario e il ricevitore fotovoltaico collocate nella regione focale del dispositivo convogliatore stesso.

Una volta chiuso il corpo scatolare si chiude, come noto, il controstampo, che presenta opportunamente sagoma concava complementare a quella dello stampo 6, della pressa ad iniezione e si procede con le fasi di:

— iniettare a caldo almeno una schiuma in pressione internamente al corpo scatolare, la pressione esercitata da detta schiuma sulla superficie interna al corpo scatolare dei fogli 2 (opposta alla superficie riflettente degli stessi) deformando i fogli stessi per l'assunzione della forma dello stampo 6;

- solidificare la schiuma, la schiuma stessa formando un'anima di materiale legante e/o isolante per il trattenimento dei fogli 2 alla struttura di supporto 5 e la formazione di una struttura rigida.

Sui bordi 11 sono, infatti, definiti dei fori 13 di passaggio della schiuma e, dunque, l'iniezione della stessa all'interno del corpo scatolare definito dai bordi 11, i fogli 2 e la lamina 12. Vantaggiosamente, la schiuma è del tipo di una schiuma poliuretanica espansa autoestinguente ad alto potere isolante, avente, ad esempio, le seguenti caratteristiche:

Densità media 40/42 Kg/m<3>

Resistenza alla compressione: superiore a 200 kPa Aderenza tra foglio 2 e schiuma: superiore a 140 kPa

Coefficiente di conducibilità termica a 10°C: 0,024 W/mK;

Reazione al fuoco: Classe II secondo normativa Italiana CFE RF2/RF3.

Un'ulteriore caratteristica della schiuma utilizzata è quella di essere anigroscopica, in quanto una volta solidificata forma una struttura a celle chiuse per oltre il 95% del suo volume.

Si è in pratica constatato come il trovato descritto raggiunga gli scopi proposti ed in particolare si sottolinea il fatto che il gruppo di convogliamento, secondo il trovato, consente di ottenere fattori di concentrazione ed una forma dell'immagine luminosa convogliata tali da ottimizzare l'illuminazione delle celle fotovoltaiche e/o il sistema termico per l'ottimizzazione del rendimento di conversione dell'energia solare in energia elettrica e/o termica. Inoltre, il gruppo stesso risulta di facile riproduzione su scala industriale, installazione, trasporto e manutenzione.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo. Rientrano nel concetto inventivo, ad esempio, anche applicazioni dello stesso a campi diversi da quello ritenuto principale del convogliamento di raggi solari. La forma del convogliatore e/o il procedimento realizzativo dello stesso tramite struttura stratiforme schiumata di cui sopra, risultano applicabili e convenienti anche per la realizzazioni di grandi antenne per radiofrequnza (ponti radio, radar, ricevitori e trasmettitori RF, ...) e/o apparati illuminanti. Nella applicazione al settore delle antenne a RF, nella regione focale del convogliatore sono collocabili antenne di trasmissione o ricezione dì onde elettromagnetiche, preferibilmente di forma lineare. Nella applicazione al settore della illuminazione, nella regione focale del convogliatore sono collocabili sorgenti di luce visibile e/o infrarossa o altre frequenze non visibili, con forma preferibilmente lineare della sorgente di luce. Anche tali applicazioni saranno rientranti nel suddetto concetto inventivo.

Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall'ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1)Gruppo (1) di convogllamento dei raggi solari, particolarmente per sistemi di conversione dell'energia solare in energia elettrica e/o termica che comprende una struttura di supporto (5) di almeno un dispositivo convogliatore, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di dispositivi convogliatori ciascuno dei quali comprendente almeno un foglio (2) di materiale otticamente riflettente e presentante almeno un profilo sostanzialmente ricurvo secondo un unico asse di curvatura (Cl), detto profilo presentando forma sostanzialmente parabolica per ottenere la riflessione focalizzata di un'immagine luminosa (3) concentrata di forma sostanzialmente rettangolare, detti dispositivi convogliatori essendo associati in modo solidale a detta struttura di supporto (5) e disposti tra loro sostanzialmente affiancati, senza soluzione di continuità, ad ottenere la riflessione focale di un'immagine luminosa (3) concentrata sostanzialmente rettangolare. 2)Gruppo (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto foglio (2) presenta forma sostanzialmente allungata, detto asse di curvatura (Cl) essendo sostanzialmente inclinato rispetto all'asse longitudinale (L) di detto foglio (2). 3)Gruppo (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto asse di curvatura (Cl) è sostanzialmente ortogonale all'asse longitudinale (L) di detto foglio (2). 4)Gruppo (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto foglio (2) presenta forma sostanzialmente rettangolare, i lati di dimensione minore di detto foglio (2) presentando larghezza sostanzialmente variabile lungo l'asse longitudinale (L) del foglio stesso in modo crescente dall'estremità alla mezzeria di detto foglio (2). 5)Gruppo (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti dispositivi convogliatori sono tra loro sostanzialmente affiancati in corrispondenza dei lati di maggiore dimensione di ciascun foglio (2), il complesso dei lati dì minore dimensione di detti fogli (2), presentanti profilo sostanzialmente piano, approssimando un profilo sostanzialmente parabolico con asse di curvatura (C2) sostanzialmente ortogonale all'asse di curvatura (Cl) di detti fogli (2), tale che le immagini luminose (3) concentrate riflesse da ciascuno di detti fogli (2) siano tra loro sostanzialmente sovrapposte. 6)Gruppo (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto foglio (2) comprende almeno una pellicola (4) protettiva di detto foglio (2) associata in modo aderente e/o removibile alla superficie riflettente del foglio (2) stesso per la sua protezione anti-usura. 7)Metodo di formatura di gruppi (1) di convogli amento dei raggi solari, particolarmente per sistemi di conversione dell'energia solare in energia elettrica e/o termica che comprende le fasi di - predisporre una pluralità di fogli (2) piani in materiale otticamente riflettente dei raggi solari; disporre detti fogli (2) tra loro affiancati, senza soluzione di continuità, su uno stampo (6) di forma convessa preformato per la formatura di ciascuno di detti fogli (2) con curvatura rispetto ad un unico asse di curvatura (Cl), la superficie riflettente di detto foglio (2) essendo a contatto con detto stampo,-- bordare detti fogli (2) mediante almeno un struttura di supporto (5), per la protezione e il contenimento degli stessi, definente un corpo scatolare attorno a detti fogli (2); - iniettare a caldo almeno una schiuma in pressione internamente a detto corpo scatolare, la pressione esercitata da detta schiuma sulla superficie interna a detto corpo scatolare di detti fogli (2) (opposta alla superficie riflettente degli stessi) deformando i fogli stessi per l'assunzione della forma di detto stampo (6); - solidificare detta schiuma, la schiuma stessa formando un'anima di materiale legante per il trattenimento di detti fogli (2) a detta struttura di supporto (5) e la formazione di una struttura rigida con essi. 8)Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che comprende la fase di realizzare canalizzazioni interne a detto corpo scatolare e rinforzi a detta struttura di supporto (5) per l'alloggiamento di collegamenti elettrici e/o idraulici per la raccolta di energia termica e/o raffreddamento di detti dispositivi convogliatori .