ITPD20110084A1 - Apparecchiatura per la conversione di energia solare in energia elettrica. - Google Patents

Description

APPARECCHIATURA PER LA CONVERSIONE DI ENERGIA SOLARE IN

ENERGIA ELETTRICA

D E S C R I Z I O N E

Campo di applicazione

La presente invenzione concerne una apparecchiatura per la conversione di energia solare in energia elettrica, secondo il preambolo della rivendicazione indipendente n.1.

L’apparecchiatura di cui trattasi à ̈ del tipo comprendente un dispositivo di concentrazione della radiazione solare ed un dispositivo di separazione spettrale della radiazione solare ed à ̈ destinata ad essere preferibilmente impiegata in associazione ad una pluralità di altre identiche apparecchiature in impianti fotovoltaici per la conversione dell’energia solare in energia elettrica.

La suddetta apparecchiatura si inserisce pertanto nel settore dell’energia fotovoltaica e, in particolare, nell’ambito industriale della produzione di apparecchiature per la conversione di energia solare in energia elettrica.

Stato della tecnica

Come à ̈ noto le apparecchiature per la conversione di energia solare in energia elettrica comprendono tradizionalmente una pluralità di celle fotovoltaiche montate affiancate le une alle altre su un pannello atto ad essere direttamente irradiato dalla radiazione solare. Tali apparecchiature presentano alcuni limiti che ne ostacolano la diffusione su larga scala.

Il principale limite delle apparecchiature di tipo tradizionale risiede nel loro costo particolarmente elevato, sul quale incide principalmente il costo delle materie prime impiegate nella produzione delle celle fotovoltaiche.

Un altro importante limite risiede nell’ingombro di tali apparecchiature, le quali generalmente richiedono ampie superfici di esposizione alla radiazione solare.

L’ingombro di ciascuna apparecchiatura, in particolare, dipende dalla potenza elettrica che l’apparecchiatura à ̈ destinata a sviluppare e dal tipo di celle fotovoltaiche predisposte nell’apparecchiatura stessa, ovvero dall’efficienza di conversione di queste ultime.

Nel settore fotovoltaico, pertanto, à ̈ particolarmente sentita l’esigenza di mettere a punto nuove apparecchiature per la conversione di energia solare in energia elettrica che consentano di superare i limiti sopra citati delle apparecchiature tradizionali.

A tale proposito, negli ultimi anni hanno trovato particolare diffusione apparecchiature cosiddette “a concentrazione†per la conversione di energia solare in energia elettrica, le quali comprendono un dispositivo di concentrazione della luce solare, atto a ricevere la radiazione solare ed a convogliarla, concentrandola, verso le celle fotovoltaiche destinate a convertire l’energia solare in energia elettrica. Le celle fotovoltaiche ricoprono in tal caso un’area di ridotte dimensioni.

L’impiego di dispositivi di concentrazione della radiazione solare consente di ridurre il numero di celle fotovoltaiche che à ̈ necessario predisporre in una apparecchiatura per produrre la potenza elettrica desiderata, dal momento che generalmente l’efficienza di conversione delle celle fotovoltaiche aumenta all’aumentare dell’intensità della radiazione incidente su di esse. L’impiego di dispositivi di concentrazione della radiazione solare consente, pertanto, di ridurre il costo dell’apparecchiatura stessa.

Allo scopo di migliorare ulteriormente l’efficienza di conversione delle celle fotovoltaiche, sono state inoltre messe a punto apparecchiature per la conversione di energia solare in energia elettrica facenti uso di dispositivi di separazione dello spettro solare. Questi ultimi sono atti a dividere la radiazione solare incidente in due o più fasci riflessi e/o trasmessi, ciascuno dei quali copre una diversa regione spettrale, ovvero à ̈ caratterizzato da un differente intervallo di lunghezze d’onda. Tali fasci sono quindi inviati a dedicate celle fotovoltaiche, aventi la massima efficienza di conversione entro l’intervallo di lunghezze d’onda del fascio incidente.

Ciascuna cella fotovoltaica, infatti, presenta una efficienza di conversione ottimale per un ristretto intervallo di lunghezze d’onda della radiazione incidente, il quale, in particolare, à ̈ caratteristico del materiale semiconduttore con cui à ̈ realizzata la cella fotovoltaica. L’energia in eccesso fornita alla cella fotovoltaica à ̈ parzialmente dissipata in calore, e, oltre a non contribuire alla produzione di energia elettrica, può provocare il surriscaldamento della cella fotovoltaica e comportare una conseguente riduzione dell’efficienza di conversione di quest’ultima.

L’impiego di dispositivi di separazione spettrale in una apparecchiatura per la conversione di energia solare in energia elettrica, pertanto, consente di ovviare a questi ultimi inconvenienti ottimizzando l’efficienza di conversione delle celle fotovoltaiche impiegate nell’apparecchiatura.

Sono note, a tale proposito, apparecchiature per la conversione di energia solare in energia elettrica dotate di dispositivi di concentrazione della radiazione solare ed al contempo di dispositivi di separazione spettrale, le quali, a parità di potenza nominale sviluppata, presentano costi di produzione ed un ingombro inferiore rispetto alle apparecchiature per la conversione di energia solare in energia elettrica di tipo tradizionale.

Una apparecchiatura fotovoltaica di quest’ultimo tipo noto à ̈ ad esempio descritta nel brevetto IT 1365367.

Tale apparecchiatura comprende un ricevitore fotovoltaico, provvisto di uno o più gruppi di celle fotovoltaiche di diversa sensibilità spettrale, ed un dispositivo di concentrazione e di separazione spettrale della radiazione solare, atto a ricevere ed a separare la radiazione solare in più fasci riflessi di differenti regioni spettrali, nonché a convogliare questi ultimi, concentrati, verso diverse aree del ricevitore fotovoltaico. Più in dettaglio, il dispositivo di concentrazione e di separazione spettrale à ̈ costituito da una pluralità di elementi riflettori realizzati in un materiale trasparente, quale ad esempio vetro o una resina acrilica, ciascuno dei quali, in particolare, comprende un riflettore inferiore a facce piane e parallele ed uno o più riflettori dicroici fissati superiormente al riflettore inferiore e dotati ciascuno di una faccia inferiore piana trasparente e di una faccia superiore piana, inclinata rispetto alla faccia inferiore, sulla quale à ̈ applicato un rivestimento dicroico. Gli elementi riflettori costituenti il dispositivo di concentrazione e di separazione spettrale sono fissati ad una struttura di supporto e sono suscettibili di ricevere la radiazione solare, di riflettere quest’ultima suddividendola in distinti fasci caratterizzati da differenti bande di lunghezze d’onda e di convogliare ciascuno di tali fasci, concentrandolo, verso uno specifico gruppo di celle del ricevitore fotovoltaico.

L’apparecchiatura per la conversione di energia solare in energia elettrica di tipo noto sopra brevemente descritta si à ̈ tuttavia dimostrata nella pratica non scevra di inconvenienti.

Un primo inconveniente risiede nella difficoltà di realizzazione dell’apparecchiatura stessa. Ciascuno degli elementi riflettori del suo dispositivo di concentrazione e di separazione spettrale, infatti, deve essere progettato e realizzato con specifiche caratteristiche ottiche in funzione della precisa posizione in cui à ̈ destinato ad essere fissato alla struttura di supporto, al fine di garantire che ciascuno dei fasci da esso riflessi, caratterizzato da uno specifico intervallo di lunghezze d’onda, raggiunga in maniera precisa il gruppo di celle fotovoltaiche a cui à ̈ destinato.

Inoltre, il dispositivo di concentrazione e di separazione spettrale di tale apparecchiatura, nonché il ricevitore fotovoltaico, sono esposti all’azione degli agenti atmosferici e, nel tempo, possono facilmente subire danneggiamenti.

Pertanto, qualora uno o più elementi riflettori del suo dispositivo di concentrazione e di separazione spettrale incorrano in rotture o danneggiamenti, à ̈ necessario sostituire lo stesso o gli stessi con uno o più elementi riflettori dotati di identiche caratteristiche ottiche. E’ quindi evidente come, in tali condizioni, risulti particolarmente difficile per un utente reperire l’esatto elemento riflettore atto a sostituire l’elemento rotto o danneggiato e provvedere in prima persona alla sostituzione di quest’ultimo, fissandolo alla struttura di supporto nella corretta posizione.

Al fine di ovviare a questi ultimi inconvenienti, sono state messe a punto apparecchiature fotovoltaiche atte a meglio resistere all’azione degli agenti atmosferici. E’ nota ad esempio dal brevetto EP 2141748 una apparecchiatura per la conversione di energia solare in energia elettrica la quale comprende un dispositivo di concentrazione della radiazione solare, una pluralità di filtri dicroici disposti in cascata e suscettibili di suddividere la radiazione solare concentrata in distinti fasci, caratterizzati da differenti bande di lunghezze d’onda. L’apparecchiatura comprende inoltre una pluralità di specchi, ciascuno dei quali à ̈ atto a riflettere un fascio, separato da uno dei filtri dicroici, per convogliarlo verso un corrispondente gruppo di celle fotovoltaiche. Queste ultime sono progettate per avere la massima efficienza di conversione entro l’intervallo di valori di lunghezza d’onda del corrispondente fascio incidente. Più in dettaglio, tale apparecchiatura comprende un corpo di supporto scatolare ermetico, il quale à ̈ dotato di una apertura di ingresso della radiazione solare concentrata dal dispositivo di concentrazione, sigillata mediante una lastra trasparente, realizzata ad esempio in vetro. Il corpo di supporto scatolare ermetico alloggia al suo interno i filtri dicroici, posti ad intercettazione della radiazione solare concentrata entrante, gli specchi ed i gruppi di celle fotovoltaiche, allo scopo di proteggere questi ultimi dall’azione degli agenti atmosferici.

Anche l’apparecchiatura per la conversione di energia solare in energia elettrica di tipo noto appena descritta presenta, tuttavia, alcuni inconvenienti.

Innanzitutto la radiazione solare che raggiunge le celle fotovoltaiche presenta una intensità notevolmente ridotta rispetto alla radiazione concentrata dal dispositivo di concentrazione e convogliata verso l’interno del corpo di supporto scatolare.

Prima di raggiungere le celle fotovoltaiche, infatti, la radiazione solare concentrata dal dispositivo di concentrazione à ̈ trasmessa attraverso la lastra posta ad otturazione dell’apertura del corpo di supporto, à ̈ ulteriormente trasmessa, ovvero riflessa, da uno o più filtri dicroici ed à ̈ quindi riflessa da uno specchio. La diminuzione dell’intensità della radiazione incidente comporta una diminuzione dell’efficienza di conversione delle celle fotovoltaiche e, pertanto, riduce il rendimento energetico dell’apparecchiatura stessa. Inoltre, anche quest’ultima apparecchiatura à ̈ di difficile manutenzione, dal momento che le celle fotovoltaiche, i filtri dicroici e gli specchi riflettori, predisposti all’interno del corpo di supporto scatolare ermetico, sono difficilmente accessibili.

Presentazione dell’invenzione

In questa situazione, il problema alla base della presente invenzione à ̈ di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota sopra citata, mettendo a disposizione una apparecchiatura per la conversione di energia solare in energia elettrica che sia di facile istallazione e manutenzione.

Un altro scopo del presente trovato à ̈ quello di mettere a disposizione una apparecchiatura per la conversione di energia solare in energia elettrica dotata di un elevato rendimento energetico.

Un ulteriore scopo del presente trovato à ̈ quello di mettere a disposizione una apparecchiatura per la conversione di energia solare in energia elettrica che consenta di massimizzare l’efficienza di conversione delle celle fotovoltaiche in essa predisposte. Un altro scopo del presente trovato à ̈ quello di mettere a disposizione una apparecchiatura per la conversione di energia solare in energia elettrica che sia resistente all’azione degli agenti atmosferici.

Un ulteriore scopo del presente trovato à ̈ quello di mettere a disposizione una apparecchiatura per la conversione di energia solare in energia elettrica costruttivamente semplice ed economica da realizzare.

Questi scopi ed altri ancora, vengono tutti raggiunti dalla apparecchiatura per la conversione di energia solare in energia elettrica oggetto della presente invenzione, come indicato nelle allegate rivendicazioni.

Breve descrizione dei disegni

Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano alcune forme di realizzazione puramente esemplificative e non limitative, in cui:

- la Fig. 1 mostra una vista prospettica dall’alto di una forma realizzativa preferenziale della apparecchiatura secondo la presente invenzione;

- la Fig. 2 mostra una prima vista prospettica dall’alto di un particolare dell’apparecchiatura secondo la presente invenzione, relativo ad un dispositivo di separazione spettrale, con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre e con un previsto filtro dicroico rimosso dalla struttura di supporto di tale dispositivo;

- la Fig. 3 mostra una seconda vista prospettica dall’alto del dispositivo di Fig. 2 con il filtro dicroico alloggiato nella struttura di supporto;

- la Fig. 4 mostra una vista in sezione del dispositivo di Fig. 3 effettuata lungo la traccia IV-IV della stessa figura;

- la Fig. 5 mostra una vista laterale del dispositivo di separazione spettrale, in accordo con una sua differente forma realizzativa;

- la Fig. 6 mostra una vista prospettica dall’alto di un particolare dell’apparecchiatura di Fig. 1, relativo a mezzi di aggancio rapido del dispositivo di Fig.2 ad un previsto dispositivo di concentrazione della radiazione solare.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferita Con riferimento agli uniti disegni à ̈ stata indicata nel suo complesso con 1 l’apparecchiatura per la conversione di energia solare in energia elettrica oggetto della presente invenzione.

L’apparecchiatura 1, secondo la presente invenzione, à ̈ destinata alla conversione dell’energia solare in energia elettrica e, come verrà meglio spiegato nel seguito, risulta particolarmente facile da istallare e da manutenere.

Più in dettaglio, l’apparecchiatura 1 à ̈ atta ad essere preferibilmente impiegata in associazione ad una pluralità di apparecchiature ad essa identiche, per la realizzazione di un impianto fotovoltaico.

L’apparecchiatura 1 secondo la presente invenzione, comprende almeno una intelaiatura di sostegno 2, suscettibile, ad esempio, di poggiare sul terreno ovvero di essere fissata al tetto di un edificio ed allo scopo preferibilmente dotata di due o più piedi di appoggio 5. L’apparecchiatura 1 comprende inoltre uno o più dispositivi di concentrazione 3 della radiazione solare, montati sulla intelaiatura di sostegno 2, ed atti a produrre un fascio di radiazione solare concentrata Rc, ovvero a convogliare la radiazione solare in una prevista area di concentrazione, ed uno o più dispositivi di separazione spettrale 4 atti a ricevere il fascio di radiazione solare concentrata Rcdai dispositivi di concentrazione 3 ed a separarlo in distinti fasci di diverso spettro. I dispositivi di separazione spettrale 4 sono meccanicamente supportati in corrispondenza dell’area di concentrazione dall’intelaiatura di sostegno 2 o direttamente dai dispositivi di concentrazione 3, come meglio specificato nel seguito. Preferibilmente, l’apparecchiatura 1 comprende un unico dispositivo di concentrazione 3 ed un unico dispositivo di separazione spettrale 4. Quest’ultimo à ̈ atto a dividere il fascio di radiazione solare concentrata Rcin almeno un primo fascio 6 ed almeno un secondo fascio 7 aventi spettro differente.

L’apparecchiatura 1 comprende inoltre almeno un primo modulo fotovoltaico 8 ed almeno un secondo modulo fotovoltaico 9, i quali sono suscettibili di ricevere rispettivamente il primo fascio 6 ed il secondo fascio 7 separati dal dispositivo di separazione spettrale 4. Più in dettaglio, il primo modulo fotovoltaico 8 comprende celle fotovoltaiche aventi efficienza di conversione massima nella regione spettrale caratteristica del primo fascio 6 ed il secondo modulo fotovoltaico 9 comprende celle fotovoltaiche aventi efficienza di conversione massima nella regione spettrale caratteristica del secondo fascio 7.

L’impiego del dispositivo di separazione spettrale 4 consente pertanto di ottenere la massima efficienza di conversione per ogni cella fotovoltaica predisposta nell’apparecchiatura 1. Ciascuna cella, infatti, à ̈ irraggiata con un fascio caratterizzato da un intervallo di lunghezze d’onda utili alla conversione dell’energia solare in energia elettrica. L’impiego del dispositivo di separazione spettrale 4 evita quindi che venga fornita energia in eccesso alle celle fotovoltaiche, la quale verrebbe dissipata sottoforma di calore e potrebbe favorire fenomeni di surriscaldamento delle celle fotovoltaiche stesse, diminuendo l’efficienza di conversione di queste ultime e rendendo necessario l’impiego di dissipatori di calore.

Il primo ed il secondo modulo fotovoltaico 8 e 9 sono quindi collegati ad inverter atti a convertire la tensione continua in uscita da ciascun modulo in tensione alternata e ad immettere quest’ultima in una rete di distribuzione dell’energia elettrica, in modo di per sé tradizionale.

In accordo con l’idea alla base della presente invenzione, il dispositivo di separazione spettrale 4 dell’apparecchiatura 1 comprende una struttura di supporto 10, montata sulla intelaiatura di sostegno 2 o sul dispositivo di concentrazione 3 e provvista di una o più sedi 11 disposte in interferenza del fascio di radiazione solare concentrata Rc, uno o più filtri dicroici 12, ciascuno amovibilmente alloggiato in una sede 11 della struttura di supporto 10 ed impegnato a quest’ultima mediante mezzi di impegno amovibile 13, e mezzi di ancoraggio 14, suscettibili di ancorare il primo modulo fotovoltaico 8 ed il secondo modulo fotovoltaico 9 alla struttura di supporto 10.

Più in dettaglio, i mezzi di ancoraggio 14 comprendono vantaggiosamente una prima cornice 31 ed una seconda cornice 32 atte ad alloggiare rispettivamente il primo modulo fotovoltaico 8 ed il secondo modulo fotovoltaico 9, e fissate alla struttura di supporto 10, ad esempio mediante viti, ovvero in corpo unico con quest’ultima, ad esempio ottenute per stampaggio in plastica.

Funzionalmente, il filtro dicroico 12 Ã ̈ atto ad intercettare il fascio di radiazione solare concentrata Rcdal dispositivo di concentrazione 3 ed a separarlo nei sopracitati primo fascio 6 e secondo fascio 7, i quali sono rispettivamente riflesso e trasmesso dal filtro dicroico 12. Il primo modulo fotovoltaico 9 ed il secondo modulo fotovoltaico 10 sono ancorati alla struttura di supporto 10 del dispositivo di separazione spettrale 4 ad intercettazione rispettivamente del primo fascio 6 riflesso e del secondo fascio 7 trasmesso dal filtro dicroico 12.

In accordo con una possibile forma realizzativa del dispositivo di separazione spettrale 4 in particolare illustrata nella Figura 5, tale dispositivo comprende due o più filtri dicroici 12, disposti in cascata lungo un asse di sviluppo longitudinale X della struttura di supporto 10, meglio descritto nel seguito, in rispettive sedi 11 previste sulla struttura di supporto 10. Più in dettaglio, un primo filtro dicroico 12’, amovibilmente alloggiato in una corrispondente prima sede 11’, separa il fascio di radiazione concentrata Rcin un primo fascio riflesso 6’ ed in un primo fascio trasmesso 6’’. Il primo fascio riflesso 6’ à ̈ indirizzato ad irraggiare il primo modulo fotovoltaico 8, alloggiato nella prima cornice 31, mentre il primo fascio trasmesso 6’’, allineato con il fascio di radiazione concentrata Rc, raggiunge un secondo filtro dicroico 12’’, amovibilmente alloggiato in una corrispondente seconda sede 11’’, per essere ulteriormente suddiviso in un secondo fascio trasmesso 7’’ ed in un secondo fascio riflesso 7’, i quali irraggiano rispettivamente un secondo modulo fotovoltaico 9, alloggiato nella seconda cornice 32, ed un terzo modulo fotovoltaico 25, alloggiato in una terza cornice 38. Ovviamente, il primo, il secondo ed il terzo modulo fotovoltaico comprenderanno in tal caso celle fotovoltaiche aventi massima efficienza di conversione nella regione spettrale caratteristica rispettivamente del primo fascio riflesso 6, del secondo fascio trasmesso 7’’e del secondo fascio riflesso 7’.

In accordo con un esempio applicativo non limitativo della presente invenzione, il primo filtro dicroico 12’ ed il secondo filtro dicroico 12’’ sono realizzati mediante deposizione su un substrato ad alta trasparenza, ad esempio in vetro borosilicato, di una pluralità di strati alternati di spessore nanometrico di differenti ossidi metallici, a diverso indice di rifrazione, e sono progettati per separare, quando disposti in cascata, un primo fascio riflesso 6’ caratterizzato da un intervallo di lunghezze d’onda sostanzialmente compreso tra 300 e 600 nm, un secondo fascio riflesso 7’ caratterizzato da un intervallo di lunghezze d’onda sostanzialmente compreso tra 600 e 800 nm ed un secondo fascio trasmesso 7’’ caratterizzato da lunghezze d’onda sostanzialmente superiori a 800 nm. Il primo modulo fotovoltaico 8 atto a ricevere il primo fascio riflesso 6’ potrà comprendere in tal caso celle fotovoltaiche costituite da semiconduttori ternari, il secondo modulo fotovoltaico 9 atto a ricevere il secondo fascio trasmesso 7’’ potrà comprendere celle fotovoltaiche di silicio o germanio ed il terzo modulo fotovoltaico 25 atto a ricevere il secondo fascio riflesso 7’ potrà comprendere celle fotovoltaiche costituite da semiconduttori binari.

Vantaggiosamente, la struttura di supporto 10 del dispositivo di separazione spettrale 4 definisce sostanzialmente un condotto tubolare 15 con sviluppo principale lungo un asse longitudinale X parallelo alla direzione di propagazione X’ della radiazione solare concentrata Rc. Il condotto tubolare 15, in particolare, à ̈ dotato di una imboccatura di ingresso 40 del fascio di radiazione solare concentrata (Rc).

Sul condotto tubolare 15 sono ricavate una prima finestra 36 ed una seconda finestra 37 in corrispondenza rispettivamente della prima zona di ricezione 34 e della seconda zona di ricezione 35, per consentire al primo fascio 6 ed al secondo fascio 7 di raggiungere ed irraggiare rispettivamente il primo modulo fotovoltaico 8 ed il secondo modulo fotovoltaico 9.

Il filtro dicroico 12, alloggiato nella sede 11 della struttura di supporto 10, à ̈ disposto ad intercettazione del condotto tubolare 15, inclinato di un angolo α rispetto all’asse di sviluppo X di quest’ultimo, ovvero rispetto alla direzione di propagazione X’ del fascio di radiazione solare concentrata Rcche percorre il condotto tubolare 15.

In accordo con la forma realizzativa illustrata nelle allegate figure, il filtro dicroico 12 à ̈ disposto nella struttura di supporto 10 inclinato di un angolo di 45° rispetto all’asse di sviluppo X del condotto tubolare 15.

Il filtro dicroico 12 à ̈ progettato per separare la radiazione incidente in un fascio riflesso ed in un fascio trasmesso di intervalli di lunghezze d’onda ottimali per l’efficienza di conversione delle celle, per un angolo di incidenza definito. Gli spettri dei fasci trasmesso e riflesso dal filtro dicroico 12, infatti, dipendono dall’angolo di incidenza della radiazione solare sul filtro dicroico stesso 12. Pertanto, una variazione nell’inclinazione del filtro dicroico 12 comporta una variazione nella composizione spettrale dei fasci trasmesso e riflesso dallo stesso filtro, da cui dipende l’efficienza di conversione delle celle fotovoltaiche.

Il filtro dicroico 12 deve essere quindi montato sulla struttura di supporto 10 con la corretta inclinazione. La sede 11 nella struttura di supporto 10 garantisce, oltre ad una agevole amovibilità, anche un preciso posizionamento del filtro dicroico 12.

In accordo con una forma realizzativa preferenziale, illustrata nelle allegate figure, il filtro dicroico 12 Ã ̈ montato su un telaio 16, avente preferibilmente la forma di una cornice, atto a mantenere il filtro dicroico 12 stesso planare ed a proteggerlo dal contatto diretto con la struttura di supporto 10.

Il telaio 16 protegge il filtro dicroico 12 evitando che quest’ultimo possa rompersi, scheggiarsi, danneggiarsi o anche semplicemente flettersi quando viene ad esempio riposto o rimosso rispetto alla sede 11 della struttura di supporto 10. Il telaio 16, assicurando la planarità del filtro dicroico 12, evita alterazioni nelle proprietà ottiche del filtro dicroico 12 medesimo, consentendo di mantenere le composizioni spettrali del primo fascio 6 riflesso e del secondo fascio 7 trasmesso dal filtro 12, come da progetto ottimizzate per l’efficienza di conversione delle celle fotovoltaiche.

Il telaio 16, in particolare, comprende mezzi di trattenimento 26 atti a trattenere il filtro dicroico 12 ad esso solidale, senza tuttavia introdurre sul filtro stesso tensioni meccaniche di alcun genere. Tali mezzi di trattenimento 26 comprendono ad esempio due o più viti suscettibili di impegnarsi con la loro testa su porzioni di estremità del filtro dicroico 12 per trattenerlo rigidamente fissato sul telaio 16. Diversamente, i mezzi di trattenimento 26 potranno comprendere ad esempio due o più linguette amovibili o elementi equivalenti, purché suscettibili di coprire la minor area possibile del filtro dicroico 12.

Preferibilmente, i mezzi di impegno amovibile 13 mediante i quali il filtro dicroico 12 à ̈ impegnato alla struttura di supporto 10 comprendono una o più guide 17, predisposte nel condotto tubolare 15 a definizione della sede 11, e porzioni di scorrimento 18 del telaio 16, suscettibili di impegnarsi con le guide 17. Più in dettaglio, le guide 17 potranno essere definite da spallamenti o da solchi ricavati nel condotto tubolare 15, ovvero da ali sporgenti verso l’interno dello stesso condotto tubolare 15. Le porzioni di scorrimento 18 del telaio 16, potranno essere definite da spallamenti o da solchi ricavati perifericamente nel telaio 16, preferibilmente in corrispondenza di due lati contrapposti, e suscettibili di impegnarsi con le guide 17.

Potranno inoltre essere previsti uno o più elementi di fermo (non illustrati), atti a trattenere il filtro dicroico 12 nella sede 11 comunque venga inclinato il dispositivo di separazione spettrale 4.

Secondo la forma realizzativa preferenziale illustrata nelle allegate figure, le guide 17 comprendono una fessura 19 ricavata nel condotto tubolare 15 attraverso la quale il filtro dicroico 12 Ã ̈ inserito nella sede 11, ovvero attraverso la quale il filtro dicroico 12 Ã ̈ rimosso dal condotto tubolare 15.

Più in dettaglio, la struttura di supporto 10 ha preferibilmente la forma di un parallelepipedo e la fessura 19 à ̈ ricavata su una sua faccia laterale 20.

Vantaggiosamente, il telaio 16 à ̈ in tal caso provvisto di una o più porzioni di presa 21 suscettibile di sporgere attraverso la fessura 19 e sulle quali à ̈ possibile agire manualmente per rimuovere il filtro dicroico 12 dalla sede 11 della struttura di supporto 10, ovvero per sospingerlo nella stessa sede 11.

Il filtro dicroico 12, pertanto, può essere agevolmente rimosso dalla struttura di supporto 10, senza che si renda necessario rimuovere il dispositivo di separazione spettrale 4 dall’intelaiatura di sostegno 2, ovvero dal dispositivo di concentrazione 3. Ciò consente di sostituire in maniera estremamente semplice e rapida il filtro dicroico 12, ad esempio qualora quest’ultimo risulti danneggiato, ovvero qualora si desideri sostituire uno o più moduli fotovoltaici con altri aventi efficienza di conversione ed aventi efficienza di conversione massima in una differente regione spettrale.

Il dispositivo di concentrazione 3 della radiazione solare comprende vantaggiosamente una parabola 22, la quale presenta preferibilmente forma quadrangolare, al fine di poter essere disposta affiancata a parabole di altre apparecchiature 1 identiche all’apparecchiatura fin qui descritta in un impianto fotovoltaico, ottimizzando così lo spazio occupato dall’impianto stesso.

Il dispositivo di separazione spettrale 4, in accordo con una possibile forma realizzativa non illustrata dell’apparecchiatura 1 secondo la presente invenzione, à ̈ supportato dall’intelaiatura di sostegno 2 frontalmente alla parabola 22, sull’asse focale F di quest’ultima, con il suo filtro dicroico 12 posto in corrispondenza dell’area di concentrazione della radiazione solare concentrata Rcdal dispositivo di concentrazione 3. Diversamente, in accordo con una forma realizzativa preferenziale dell’apparecchiatura 1 illustrata nelle allegate figure, il dispositivo di concentrazione 3 comprende un dispositivo di riflessione e collimazione 23 della radiazione solare riflessa Rc1dalla parabola 22, il quale à ̈ posto frontalmente alla parabola 22, sull’asse focale F di quest’ultima, ed à ̈ suscettibile di inviare la radiazione solare concentrata e collimata Rc2al dispositivo di separazione spettrale 4.

In accordo con la forma realizzativa illustrata nelle allegate figure, la struttura di supporto 10 del dispositivo di separazione spettrale 4 à ̈ fissata direttamente al di sotto del dispositivo di concentrazione 3 della radiazione solare in corrispondenza di un foro passante 24, ricavato centrato sull’asse focale F della parabola 22. Il condotto tubolare 15 definito dalla struttura di supporto 10 del dispositivo di separazione spettrale 4 à ̈ allineato al foro passante 24 della parabola 22.

Vantaggiosamente, l’apparecchiatura 1 comprende mezzi di aggancio rapido 27 del dispositivo di separazione spettrale 4 al dispositivo di concentrazione 3. Più in dettaglio, tali mezzi di aggancio rapido 27 comprendono ad esempio un telaio di guida 28 fissato sotto alla parabola 22 ed atto a ricevere in rapporto di impegno una porzione di ancoraggio 33 della struttura di supporto 10 preferibilmente prevista in corrispondenza della estremità superiore del condotto tubolare 15 per posizionare quest’ultima con il proprio asse longitudinale di sviluppo X centrato sul foro 24 e coassialmente alla direzione di propagazione X’ del fascio di radiazione solare concentrata Rc. Tale telaio di guida 28 definisce un profilo a forma di C, il quale à ̈ suscettibile di impegnarsi con i suoi lembi ripiegati 29, in due rispettive scanalature 30 ricavate su due facce laterali opposte della struttura di supporto 10 del dispositivo di separazione spettrale 4.

Gli stessi mezzi di aggancio rapido 27 potranno tuttavia essere realizzati in maniera differente, senza per questo uscire dall’ambito di tutela definito dalla presente privativa, purché consentano ugualmente un rapido ed agevole aggancio, ovvero una rapida ed agevole rimozione, del dispositivo di separazione spettrale 4 al (o dal) dispositivo di concentrazione 3.

Ovviamente, la forma e le dimensioni del dispositivo di concentrazione 3 della radiazione solare dipenderanno dal grado di concentrazione che si desidera ottenere. In funzione della forma e delle dimensioni del dispositivo di concentrazione 3, verrà inoltre determinata la posizione reciproca del dispositivo di concentrazione 3, del dispositivo di separazione spettrale 4 alloggiante il filtro dicroico (o i filtri dicroici) 12 e dell’eventuale dispositivo di riflessione e collimazione 23, in modo di per sé noto al tecnico del settore e per questo qui non ripreso in dettaglio.

Al fine di non gravare sul dispositivo di concentrazione 3 della radiazione solare, la struttura di supporto 10 del dispositivo di separazione spettrale 4 à ̈ vantaggiosamente realizzata in materiale leggero e, in particolare, in un materiale polimerico, quale ad esempio polimetilmetacrilato o policarbonato. Diversamente, la struttura di supporto 10 potrà essere realizzata in un materiale metallico leggero, quale ad esempio l’alluminio. Operativamente, la radiazione solare R à ̈ raccolta e concentrata dal dispositivo di concentrazione 3 verso il dispositivo di riflessione e collimazione 23, il quale invia quindi la radiazione solare concentrata e collimata attraverso il foro passante 24 della parabola 22 verso l’interno del condotto tubolare 15 del dispositivo di separazione spettrale 4, ove à ̈ divisa dal filtro dicroico 12 in un primo fascio riflesso 6 ed in un secondo fascio trasmesso 7 aventi diverso spettro. Questi ultimi irraggiano rispettivamente il primo ed il secondo modulo fotovoltaico, atti a convertire quindi l’energia solare in energia elettrica.

Il trovato così concepito raggiunge pertanto gli scopi prefissi.

Ovviamente, esso potrà assumere, nella sua realizzazione pratica anche forme e configurazioni diverse da quella sopra illustrata senza che, per questo, si esca dal presente ambito di protezione.

Inoltre tutti i particolari potranno essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti e le dimensioni, le forme ed i materiali impiegati potranno essere qualsiasi a seconda delle necessità.

Claims (9)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Apparecchiatura per la conversione di energia solare in energia elettrica, la quale comprende: - almeno una intelaiatura di sostegno (2); - almeno un dispositivo di concentrazione (3) della radiazione solare montato su detta intelaiatura di sostegno (2) ed atto a produrre un fascio di radiazione solare concentrata (Rc); - almeno un dispositivo di separazione spettrale (4) del fascio di radiazione solare concentrata (Rc) da detto dispositivo di concentrazione (3), atto a dividere il fascio di radiazione solare concentrata (Rc) da detto dispositivo di concentrazione (3) in almeno un primo fascio (6) ed almeno un secondo fascio (7) aventi spettro differente; - almeno un primo modulo fotovoltaico (8) ed almeno un secondo modulo fotovoltaico (9), i quali sono suscettibili di ricevere rispettivamente detto almeno un primo fascio (6) e detto almeno un secondo fascio (7) e comprendono celle fotovoltaiche aventi efficienza di conversione massima rispettivamente nella regione spettrale caratteristica di detto primo fascio (6) e nella regione spettrale caratteristica di detto secondo fascio (7); caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di separazione spettrale (4) comprende: - una struttura di supporto (10) montata su detta intelaiatura di sostegno (2) o su detto dispositivo di concentrazione (3) e provvista di almeno una sede (11) disposta in interferenza di detto fascio di radiazione solare concentrata (Rc); - almeno un filtro dicroico (12) amovibilmente alloggiato in detta almeno una sede (11) di detta struttura di supporto (10) ed impegnato a quest’ultima mediante mezzi di impegno amovibile (13), detto filtro dicroico (12) essendo atto ad intercettare detto fascio di radiazione solare concentrata (Rc) prodotto da detto dispositivo di concentrazione (3) ed a separarla in detto almeno un primo fascio (6), trasmesso, ed in detto almeno un secondo fascio (7), riflesso; e - mezzi di ancoraggio (14) per trattenere detto almeno un primo modulo fotovoltaico (8) e detto almeno un secondo modulo fotovoltaico (9) meccanicamente fissati a detta struttura di supporto (10) ad intercettazione rispettivamente di detto almeno un primo fascio (6) trasmesso e di detto almeno un secondo fascio (7) riflesso da detto filtro dicroico (12).
2. 2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che: - detto dispositivo di concentrazione (3) comprende una parabola (22); e - la struttura di supporto (10) di detto dispositivo di separazione spettrale (4) definisce un condotto tubolare (15) con sviluppo principale lungo un asse longitudinale (X) parallelo alla direzione di propagazione (X’) di detto fascio di radiazione solare concentrata (Rc), ed à ̈ fissata direttamente al di sotto di detta parabola (22), in corrispondenza di un foro passante (24) ricavato sull’asse focale (F) di quest’ultima con detto condotto tubolare (15) allineato a detto foro passante (24).
3. 3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto filtro dicroico (12) Ã ̈ montato su un telaio (16), atto a mantenere detto filtro dicroico (12) planare ed a proteggerlo dal contatto diretto con detta struttura di supporto (10).
4. 4. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni 2 e 3, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di impegno amovibile (13) comprendono almeno una guida (17), definente detta almeno una sede (11) e predisposta in detto condotto tubolare (15), e porzioni di scorrimento (18) di detto telaio (16) suscettibili di impegnarsi con detta guida (17).
5. 5. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detta almeno una guida (17) comprende una fessura (19) ricavata in detto condotto tubolare (15) attraverso la quale detto filtro dicroico (12) Ã ̈ riposto in detta sede (11), ovvero rimosso da detto condotto tubolare (15).
6. 6. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto filtro dicroico (12) alloggiato nella sede (11) di detta struttura di supporto (10) à ̈ disposto ad intercettazione di detto condotto tubolare (15), inclinato di un angolo α rispetto all’asse di sviluppo (X) di quest’ultimo, ovvero rispetto alla direzione di propagazione (X’) del fascio di radiazione solare concentrata (Rc) che percorre detto condotto tubolare (15).
7. 7. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni 3 e 5 caratterizzata dal fatto che detto telaio (18) à ̈ provvisto di almeno una porzione di presa (21) suscettibile di sporgere da detta fessura (19) e sulla quale à ̈ possibile agire manualmente per rimuovere detto filtro dicroico (12) dalla sede (11) di detta struttura di supporto (10), ovvero per sospingerlo nella sede (11) di detta struttura di supporto (10).
8. 8. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di concentrazione (3) comprende un dispositivo di riflessione e collimazione (23) della radiazione solare riflessa (Rc1) da detta parabola (22), posto sull’asse focale (F) di detta parabola (22) e suscettibile di inviare la radiazione solare concentrata e collimata (Rc2) a detto dispositivo di separazione spettrale (4).
9. 9. Apparecchiatura secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la struttura di supporto (10) di detto dispositivo di separazione spettrale (4) à ̈ provvista di una prima sede (11’) e di una seconda sede (11’’) disposte allineate in interferenza di detto fascio di radiazione solare concentrata (Rc) e detto dispositivo di separazione spettrale (4) comprende: - un primo filtro dicroico (12’), amovibilmente alloggiato in detta prima sede (11’), il quale separa detto fascio di radiazione solare concentrata (Rc) in un primo fascio riflesso (6’), indirizzato ad irraggiare detto primo modulo fotovoltaico (8),ed in un primo fascio trasmesso (6’’), allineato con detto fascio di radiazione solare concentrata (Rc); - un secondo filtro dicroico (12’’), amovibilmente alloggiato in detta seconda sede (11’’), il quale riceve detto primo fascio trasmesso (6’’) e lo separa in un secondo fascio trasmesso (7’’), indirizzato ad irraggiare detto secondo modulo fotovoltaico (9), ed in un secondo fascio riflesso (7’), indirizzato ad irraggiare un terzo modulo fotovoltaico (25); detto primo modulo fotovoltaico (8), detto secondo modulo fotovoltaico (9) e detto terzo modulo fotovoltaico (25) comprendendo celle fotovoltaiche aventi efficienza di conversione massima nella regione spettrale caratteristica rispettivamente di detto primo fascio riflesso (6’), di detto secondo fascio trasmesso (7’’) e di detto secondo fascio riflesso (7’).