ITPD20110204A1 - SUPPORT DEVICE FOR PHOTOVOLTAIC PANELS AND REFLECTIVE SURFACES IN SOLAR CONCENTRATION PHOTOVOLTAIC SYSTEMS, INTENDED FOR PLANTS FOR THE PRODUCTION OF ELECTRICITY - Google Patents
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Description
Dispositivo di supporto per pannelli fotovoltaici e superfici riflettenti in sistemi fotovoltaici a concentrazione solare, destinati ad impianti per la produzione di energia elettrica Support device for photovoltaic panels and reflective surfaces in photovoltaic systems with solar concentration, intended for plants for the production of electricity
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione concerne un dispositivo di supporto per pannelli fotovoltaici e superfici riflettenti in sistemi fotovoltaici a concentrazione solare, destinati ad impianti per la produzione di energia elettrica, avente le caratteristiche enunciate nel preambolo della rivendicazione principale n. 1. Nell’ambito tecnico degli impianti per la produzione di energia elettrica, tramite conversione della radiazione luminosa per effetto foto-voltaico, sono notoriamente impiegati elementi captanti la radiazione (celle fotovoltaiche) realizzati in forma di pannelli o di singole celle , i quali sono montati su strutture di supporto o stazionarie o suscettibili di essere comandate in un movimento di orientamento attorno ad uno o più assi. The present invention relates to a support device for photovoltaic panels and reflecting surfaces in photovoltaic systems with solar concentration, intended for plants for the production of electrical energy, having the characteristics set out in the preamble of the main claim n. 1. In the technical field of plants for the production of electrical energy, through the conversion of light radiation by photovoltaic effect, elements that capture the radiation (photovoltaic cells) are notoriously used, made in the form of panels or single cells, which are mounted on support or stationary structures or capable of being controlled in an orientation movement around one or more axes.
Normalmente sono previsti moduli fotovoltaici includenti una superficie captante complessiva formata da pluralità di pannelli complanari ed affiancati fra loro nonché elettricamente collegati, così da definire una cosiddetta linea fotovoltaica. Sono altresì noti impianti formati da più linee fotovoltaiche disposte in parallelo ed opportunamente orientate nonché provviste di sistemi inseguitori atti a ruotare le superfici captanti delle relative linee attorno ad uno o più assi di rotazione mediante idonei sistemi motorizzati. Normally photovoltaic modules are provided which include an overall absorbing surface formed by a plurality of coplanar panels placed side by side as well as electrically connected, so as to define a so-called photovoltaic line. There are also known systems formed by several photovoltaic lines arranged in parallel and suitably oriented as well as provided with tracker systems able to rotate the capturing surfaces of the relative lines around one or more rotation axes by means of suitable motorized systems.
Al fine di aumentare l’efficienza e la produzione energetica, a parità di ingombro delle superfici interessate dai pannelli fotovoltaici, ovvero al fine di diminuire il numero di pannelli fotovoltaici richiesti a parità di energia prodotta per unità di superficie sono altresì noti impianti fotovoltaici a concentrazione solare, in cui a ciascun pannello fotovoltaico sono associate rispettive superfici riflettenti, opportunamente inclinate e sagomate rispetto alla superficie del pannello, mediante le quali i raggi solari incidenti vengono riflessi verso la superficie attiva del pannello fotovoltaico, aumentando in tal modo la radiazione solare per unità di superficie del pannello, con conseguente aumento in modo correlato della produzione di energia elettrica. Concentration photovoltaic systems are also known in order to increase efficiency and energy production, for the same size of the surfaces affected by the photovoltaic panels, or in order to reduce the number of photovoltaic panels required for the same energy produced per surface unit. solar panel, in which each photovoltaic panel is associated with respective reflecting surfaces, suitably inclined and shaped with respect to the surface of the panel, through which the incident solar rays are reflected towards the active surface of the photovoltaic panel, thus increasing the solar radiation per unit surface area of the panel, resulting in a correlated increase in electricity production.
Questa soluzione prevede che superfici riflettenti, ad esempio realizzate in forma di pannellature lastriformi riflettenti, siano disposte in prossimità della superficie captante dei pannelli fotovoltaici con prescelte angolazioni, ad esempio lungo contrapposti bordi laterali dei pannelli fotovoltaici. This solution provides that reflecting surfaces, for example made in the form of reflecting plate-like panels, are arranged near the capturing surface of the photovoltaic panels at selected angles, for example along opposite side edges of the photovoltaic panels.
Le soluzioni note per tali impianti tuttavia sono spesso approntate come applicazioni specifiche che tendono a modificare ad esempio impianti progettati in origine per non operare a concentrazione solare, risultando quindi non particolarmente razionali nello sfruttamento delle superfici e degli ingombri oltre al fatto di risultare piuttosto onerose in termini di tempi e costi. Tali soluzioni inoltre, quando approntate in cantiere, comportano evidenti ulteriori complessità ed onerosità. The known solutions for such systems, however, are often prepared as specific applications that tend to modify, for example, systems originally designed not to operate at solar concentration, thus resulting not particularly rational in the exploitation of surfaces and dimensions as well as being rather expensive in terms of time and costs. Furthermore, these solutions, when prepared on site, involve evident additional complexities and burdens.
Scopo principale dell’invenzione è quello di mettere a disposizione un dispositivo di supporto per pannelli fotovoltaici e superfici riflettenti in sistemi fotovoltaici a concentrazione solare, destinati ad impianti per la produzione di energia elettrica, strutturalmente e funzionalmente concepito per superare i limiti lamentati con riferimento alle soluzioni note, ed atto in particolare a permettere una semplificazione costruttiva di tali impianti per agevolare la modularità degli stessi, conseguendo una maggiore razionalità sia in fase di progettazione che di installazione degli impianti stessi. The main purpose of the invention is to provide a support device for photovoltaic panels and reflective surfaces in photovoltaic systems with solar concentration, intended for plants for the production of electrical energy, structurally and functionally designed to overcome the limits complained of with reference to known solutions, and in particular able to allow a constructive simplification of such systems to facilitate their modularity, achieving greater rationality both in the design and installation phases of the systems themselves.
Questo ed altri scopi sono raggiunti dall'invenzione mediante un dispositivo realizzato in accordo con le rivendicazioni che seguono. This and other objects are achieved by the invention by means of a device made in accordance with the following claims.
Le caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue di un suo preferito esempio di attuazione illustrato, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni in cui: The characteristics and advantages of the invention will become clearer from the following detailed description of a preferred embodiment thereof illustrated, by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings in which:
- la figura 1 è una vista prospettica di un sistema di pannelli foto-voltaici comprendente un dispositivo di supporto secondo l’invenzione, - la figura 2 è una vista parziale ed in alzato frontale nonché in sezione del dispositivo di figura 1 , - Figure 1 is a perspective view of a system of photovoltaic panels comprising a support device according to the invention, - Figure 2 is a partial and front elevation as well as a sectional view of the device of Figure 1,
- la figura 3 è una vista prospettica del dispositivo delle figure precedenti, - la figura 4 è una vista in alzato frontale del dispositivo di figura 3, - la figura 5 è una vista in alzato laterale del dispositivo di figura 3, - la figura 6 è una vista parziale prospettica di un sistema fotovoltaico ad orientamento mono-assiale equipaggiato con il dispositivo di supporto dell’invenzione, - figure 3 is a perspective view of the device of the previous figures, - figure 4 is a front elevation view of the device of figure 3, - figure 5 is a side elevation view of the device of figure 3, - figure 6 is a partial perspective view of a mono-axial orientation photovoltaic system equipped with the support device of the invention,
- le figure 7 ed 8 sono viste rispettivamente in alzato frontale ed in pianta dall’alto del sistema fotovoltaico di figura 6, - Figures 7 and 8 are respectively front elevation and top plan views of the photovoltaic system of Figure 6,
- la figura 9 è una vista in scala ingrandita ed in alzato frontale di uno degli elementi di supporto illustrati in figura 1. Figure 9 is an enlarged scale front elevation view of one of the support elements illustrated in Figure 1.
Con riferimento iniziale alla figura 1 , in essa è mostrato un sistema fotovoltaico a concentrazione solare, in cui è previsto un dispositivo di supporto, globalmente indicato con 1 , per pannelli fotovoltaici 2 e relative superfici riflettenti 3, realizzato in accordo con l’invenzione. With initial reference to Figure 1, it shows a solar concentration photovoltaic system, in which a support device is provided, globally indicated with 1, for photovoltaic panels 2 and related reflective surfaces 3, made in accordance with the invention.
Il dispositivo comprende una pluralità di elementi strutturali di supporto, indicati con 4, identici fra loro, ragione per cui uno solo di detti elementi quali verrà descritto in dettaglio di seguito, restando altresì inteso che il numero di elementi (tre nell’esempio della figura 1 ) potrà variare in funzione delle dimensioni complessive prescelte della superficie captante interessata dai pannelli fotovoltaici. The device comprises a plurality of structural support elements, indicated with 4, identical to each other, which is why only one of said elements which will be described in detail below, it being also understood that the number of elements (three in the example of the figure 1) may vary according to the chosen overall dimensions of the absorbing surface affected by the photovoltaic panels.
Gli elementi di supporto 4 sono predisposti per essere collocati in disposizione alternata ai pannelli fotovoltaici 2, per garantire il supporto complessivo del sistema fotovoltaico a concentrazione solare. In particolare, ciascun elemento 4 è realizzato come profilo allungato in una prevalente direzione longitudinale, indicata con X, preferibilmente ottenuto con processo di estrusione, lungo tale direzione, di un materiale metallico ad elevata leggerezza, ad esempio alluminio o una sua lega. The support elements 4 are designed to be placed in an alternating arrangement with the photovoltaic panels 2, to ensure the overall support of the photovoltaic system with solar concentration. In particular, each element 4 is made as an elongated profile in a prevalent longitudinal direction, indicated by X, preferably obtained with the extrusion process, along this direction, of a highly light metal material, for example aluminum or an alloy thereof.
Secondo una principale caratteristica del trovato, l’elemento di supporto 4 comprende, integrati nell’elemento stesso, primi mezzi di supporto, complessivamente indicati con 5, per supportare le superfici riflettenti 3 associate ai pannelli, e secondi mezzi di supporto, indicati con 6, atti a cooperare con i pannelli 2 per trattenere i medesimi in un prefissato orientamento relativo con le superfici riflettenti. According to a main feature of the invention, the support element 4 comprises, integrated in the element itself, first support means, indicated as a whole with 5, for supporting the reflecting surfaces 3 associated with the panels, and second support means, indicated with 6 , adapted to cooperate with the panels 2 to retain them in a predetermined relative orientation with the reflecting surfaces.
Con particolare riferimento alla figura 2, in cui è mostrata la sezione trasversale dell’elemento estruso 4, estesa perpendicolarmente alla direzione X, detto elemento è provvisto di una porzione 7 centrale con asse principale corrispondente alla direzione assiale X, di conformazione tubolare parzialmente cava. Dal mantello cilindrico della porzione tubolare 7 sono estese, radialmente, tre pareti lastriformi a spessore sottile, indicate con 8, 9 e 10, fra loro angolarmente distanziate rispetto all’asse centrale X. With particular reference to Figure 2, which shows the cross section of the extruded element 4, extended perpendicular to the X direction, said element is provided with a central portion 7 with the main axis corresponding to the axial direction X, with a partially hollow tubular conformation. From the cylindrical shell of the tubular portion 7 there are radially extended three thin-thickness plate-like walls, indicated with 8, 9 and 10, angularly spaced from each other with respect to the central axis X.
Indicando convenzionalmente con P un piano ideale di appoggio dei profili 4, parallelo alla superficie captante definita dalla pluralità di pannelli fotovoltaici 2, una delle pareti, indicata con 8, risulta perpendicolare al piano P, ed indicando con Q un piano mediano complanare con la parete 8 e contenente l’asse principale X, il profilo 4 risulta specularmente simmetrico rispetto al piano mediano Q, con le pareti 9 e 10 disposte da parti contrapposte al piano Q. Una configurazione preferita prevede che le pareti 8, 9 e 10 siano angolarmente distanziate in modo regolare rispetto all’asse X. L’orientamento angolare relativo fra le pareti può comunque variare ed è funzione del rapporto di concentrazione caratteristico del modulo. Conventionally indicating with P an ideal support plane of the profiles 4, parallel to the capturing surface defined by the plurality of photovoltaic panels 2, one of the walls, indicated with 8, is perpendicular to the plane P, and indicating with Q a median plane coplanar with the wall 8 and containing the main axis X, the profile 4 is specularly symmetrical with respect to the median plane Q, with the walls 9 and 10 arranged on opposite sides to the plane Q. A preferred configuration provides that the walls 8, 9 and 10 are angularly spaced in a regular manner with respect to the X axis. The relative angular orientation between the walls can in any case vary and is a function of the characteristic concentration ratio of the module.
I n corrispondenza dei bordi 8a, 9a, 10a di estremità delle rispettive pareti 8, 9, 10, correnti da parte contrapposta ai bordi di attacco delle pareti alla porzione centrale 7, sono provvisti i primi ed i secondi mezzi di supporto 5, 6. I primi mezzi comprendono una pluralità di sedi, conformate preferibilmente come gole correnti parallelamente ai bordi e cooperanti a due a due con corrispondenti e contrapposti profili perimetrali delle superfici riflettenti 3. Una coppia di sedi 11 , 11 a sono ricavate rispettivamente lungo i bordi 8a e 9a, mentre una ulteriore coppia di sedi 12, 12a sono ricavate rispettivamente lungo i bordi 8a e 10a. Le sedi 11 e 12 sono disposte in modo specularmente simmetrico rispetto al piano Q, così come la coppia di sedi 11 a, 12a. Tra ciascuna di dette coppie di sedi sono impegnabili, in modo scorrevole parallelamente all’asse X, rispettivi telai 13, 13’ portanti corrispondenti superfici riflettenti 3, in modo tale che tramite impegno scorrevole con sostanziale accoppiamento di forma tra le sedi 11 , 11 a e 12, 12a ed i corrispondenti profili perimetrali dei telai 13 e 13a in reciproco impegno, una coppia di superfici riflettenti 3 siano supportate e sostenute in modo rimovibile sull’elemento strutturale 4, ciascuna di esse cooperando con un rispettivo pannello fotovoltaico 2. The first and second support means 5, 6 are provided in correspondence with the end edges 8a, 9a, 10a of the respective walls 8, 9, 10, running from the opposite side to the edges of attachment of the walls to the central portion 7. The first means comprise a plurality of seats, preferably shaped as running grooves parallel to the edges and cooperating in pairs with corresponding and opposite perimeter profiles of the reflecting surfaces 3. A pair of seats 11, 11 a are respectively obtained along the edges 8a and 9a, while a further pair of seats 12, 12a are respectively obtained along the edges 8a and 10a. The seats 11 and 12 are arranged specularly symmetrically with respect to the plane Q, as well as the pair of seats 11 a, 12a. Between each of said pairs of seats, respective frames 13, 13 'bearing corresponding reflecting surfaces 3 can be engaged, in a sliding manner parallel to the axis X, so that through sliding engagement with substantial shape coupling between the seats 11, 11 a and 12, 12a and the corresponding perimeter profiles of the frames 13 and 13a in mutual engagement, a pair of reflecting surfaces 3 are supported and supported in a removable way on the structural element 4, each of them cooperating with a respective photovoltaic panel 2.
In alternativa le sedi possono essere concepite per altri diversi sistemi di accoppiamento con le superfici riflettenti, ad esempio mediante accoppiamento di forma senza tuttavia impegno scorrevole ovvero mediante fissaggio con mezzi a vite o per incollaggio o con altro diverso sistema di fissaggio, rimovibile o meno. Alternatively, the seats can be conceived for other different coupling systems with the reflecting surfaces, for example by form coupling without however sliding engagement or by fixing with screw means or by gluing or with another different fixing system, removable or not.
I secondi mezzi di supporto 6 sono provvisti in corrispondenza dei bordi 9a e 10a e comprendono una sede 14, di conformazione analoga a quella delle sedi descritte in precedenza, in corrispondenza della estremità di parete 9, atta a cooperare, in reciproco accoppiamento, con un bordo perimetrale 2’ di un pannello 2, ed una ulteriore sede 14a, di struttura identica alla sede 14, disposta in corrispondenza della estremità di parete 10 ed atta a cooperare in reciproco accoppiamento con un bordo perimetrale 2’ di un altro pannello 2, detta coppia di pannelli essendo disposti da parte contrapposta al piano Q ed essendo trattenuti in modo fra loro complanare (parallelamente al piano P) dall’elemento 4. I contrapposti bordi perimetrali 2” di ciascuno dei pannelli anzidetti, paralleli e distanziati dai bordi 2’, sono suscettibili di fissaggio per accoppiamento relativo con corrispondenti sedi 14, 14a ricavate in ulteriori elementi strutturali 4 reciprocamente adiacenti, così da definire la configurazione mostrata in figura 2. The second support means 6 are provided at the edges 9a and 10a and comprise a seat 14, similar in shape to that of the seats described above, at the end of the wall 9, adapted to cooperate, in mutual coupling, with a perimeter edge 2 'of a panel 2, and a further seat 14a, of identical structure to the seat 14, arranged at the end of the wall 10 and able to cooperate in mutual coupling with a perimeter edge 2' of another panel 2, called a pair of panels being arranged on the opposite side to the plane Q and being held in a coplanar manner (parallel to the plane P) by the element 4. The opposite perimeter edges 2 "of each of the aforementioned panels, parallel and spaced from the edges 2 ', are capable of being fixed by relative coupling with corresponding seats 14, 14a obtained in further mutually adjacent structural elements 4, so as to define the con figuration shown in figure 2.
Preferibilmente le sedi 11 ,11 a, 12,12a, 14,14a presentano, in sezione trasversale, una conformazione a gola o a scanalatura recante un fondo piano dal quale sono eretti contrapposti fianchi di gola a superficie piana. Preferably the seats 11, 11a, 12,12a, 14,14a have, in cross section, a groove or groove conformation bearing a flat bottom from which flat surface groove sides are erected opposite each other.
Per assicurare l’accoppiamento delle sedi con i corrispondenti profili delle superfici riflettenti e dei pannelli è previsto che detti profili siano conformati in modo appropriato e corrispondente alle sedi. To ensure the coupling of the seats with the corresponding profiles of the reflecting surfaces and panels, said profiles are appropriately shaped and corresponding to the seats.
Grazie alla previsione dell’elemento strutturale 4, è possibile quindi predisporre un modulo foto-voltaico assemblando (in fabbrica o in campo direttamente sulle strutture ad inseguimento e/o fisse) una pluralità di elementi 4 con una corrispondente pluralità di pannelli fotovoltaici 2 (alternati gli uni agli altri), ciascun elemento 4 supportando ulteriormente le rispettive superfici riflettenti 3. Tale assemblaggio può vantaggiosamente essere già predisposto in fabbrica, evitando così di dover operare in cantiere per le fasi di assemblaggio del modulo. Thanks to the provision of the structural element 4, it is therefore possible to prepare a photovoltaic module by assembling (in the factory or in the field directly on the tracking and / or fixed structures) a plurality of elements 4 with a corresponding plurality of photovoltaic panels 2 (alternating to each other), each element 4 further supporting the respective reflecting surfaces 3. This assembly can advantageously be already prepared in the factory, thus avoiding having to work on site for the assembly phases of the module.
E’ altresì possibile predisporre un sistema fotovoltaico a concentrazione solare, assemblando opportunamente in cantiere i moduli anzidetti, e collocando, ad esempio, detti moduli foto-voltaici su strutture di sostegno di impianti inseguitori (o su strutture fisse se è tecnicamente permesso), vale a dire strutture di sostegno dei pannelli comandate in un movimento di orientamento attorno ad uno o più assi. It is also possible to set up a photovoltaic system with solar concentration, by appropriately assembling the aforementioned modules on site, and placing, for example, said photovoltaic modules on support structures of tracker systems (or on fixed structures if technically permitted). that is, support structures of the panels driven in an orientation movement around one or more axes.
In figura 6 è mostrato un inseguitore mono-assiale 20, in cui un telaio 20a comprendente una pluralità di elementi strutturali trasversali 21 è comandato in rotazione attorno ad un asse Y (esteso nella direzione Nord-Sud come mostrato in figura 8). In questa applicazione i moduli fotovoltaici assemblati con il dispositivo di supporto dell'invenzione sono inoltre direttamente fissati sugli elementi strutturali trasversali 21 dell'inseguitore. Al riguardo, ciascun estruso 4 può essere provvisto di punti di aggancio localizzato, in forma di sedi di aggancio 22, anch’esse ricavate nel processo di estrusione e collocate in corrispondenza dei bordi 9a e 10a delle rispettive pareti 9, 10. Figure 6 shows a mono-axial follower 20, in which a frame 20a comprising a plurality of transverse structural elements 21 is rotated around an axis Y (extended in the North-South direction as shown in Figure 8). In this application, the photovoltaic modules assembled with the support device of the invention are also directly fixed on the transverse structural elements 21 of the tracker. In this regard, each extrusion 4 can be provided with localized attachment points, in the form of attachment seats 22, also obtained in the extrusion process and located at the edges 9a and 10a of the respective walls 9, 10.
Si fa notare come gli elementi 4, grazie alla loro funzione strutturale di supporto possano sostituire intelaiature di profili, ad esempio in acciaio, tipicamente previste negli impianti fotovoltaici inseguitori a sostegno dei moduli fotovoltaici. It should be noted that the elements 4, thanks to their supporting structural function, can replace frames of profiles, for example in steel, typically provided in photovoltaic tracker systems to support photovoltaic modules.
Resta inteso che un modulo fotovoltaico realizzato con il dispositivo di supporto dell'invenzione possa altresì essere installato, in alternativa, su di un inseguitore biassiale, vale a dire con orientamento comandato attorno a due assi. It is understood that a photovoltaic module made with the support device of the invention can also be installed, alternatively, on a biaxial tracker, that is to say with orientation controlled around two axes.
Grazie al fatto che gli elementi strutturali 4 sono ottenuti come estrusi, essi possono essere facilmente predisposti e tagliati nelle lunghezze più appropriate alla realizzazione di moduli fotovoltaici di idonea ampiezza della superficie captante. Con 25 sono indicati corpi lastriformi di opportuna sagomatura, idonei alla chiusura di estremità del modulo, in corrispondenza delle contrapposte estremità assiali degli elementi strutturali 4 previsti nel modulo stesso. Eventuali viti di serraggio dei corpi 25 all’estruso 4 sono fissabili in una sezione centrale cilindrica 26 dell’estruso, interna alla porzione tubolare 7 e coassiale con la medesima nonché sostenuta da setti radiali 27 estesi tra la porzione tubolare 7 e la sezione centrale. Thanks to the fact that the structural elements 4 are obtained as extruded, they can be easily prepared and cut into the most appropriate lengths for making photovoltaic modules of suitable size for the capturing surface. Number 25 indicates sheet-like bodies of suitable shape, suitable for closing the ends of the module, in correspondence with the opposite axial ends of the structural elements 4 provided in the module itself. Any screws tightening the bodies 25 to the extrudate 4 can be fixed in a cylindrical central section 26 of the extrudate, internal to the tubular portion 7 and coaxial with the same as well as supported by radial partitions 27 extended between the tubular portion 7 and the central section.
L’invenzione raggiunge così gli scopi proposti conseguendo i vantaggi enunciati rispetto alle soluzioni note. The invention thus achieves the proposed purposes by achieving the advantages stated with respect to known solutions.
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