ITPD20110226A1 - Dispositivo di supporto per pannelli fotovoltaici e superfici riflettenti in sistemi fotovoltaici a concentrazione solare, destinati ad impianti per la produzione di energia elettrica - Google Patents

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

DESCRIZIONE

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.

Normalmente sono previsti moduli fotovoltaici includenti una superficie captante complessiva formata da una 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.

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.

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.

Una delle problematiche che si riscontrano nell'impiego di sistemi fotovoltaici a concentrazione solare è relativo al riscaldamento del pannello, legato alla maggior potenza della radiazione incidente per unità di superficie rispetto a sistemi non a concentrazione, riscaldamento che in particolari condizioni di temperatura, oltre a comportare riduzioni di efficienza energetica del pannello, può compromettere l'integrità e la durata dei componenti.

A questo proposito sono noti sistemi con i quali la temperatura del pannello può essere ridotta, tali sistemi riferendosi generalmente a dispositivi scambiatori di calore, realizzati separatamente dal sistema fotovoltaico e suscettibili di essere associati alle parti attive dei pannelli fotovoltaici per estrarre calore dai medesimi. Tali soluzioni si dimostrano tuttavia piuttosto complesse e di conseguenza onerose sia in termini di costi che di tempi di realizzazione e posa in opera.

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, che agevoli per altro la modularità degli stessi, ma al tempo stesso sia diretta a garantire una efficace dissipazione di calore dai pannelli fotovoltaici per assicurare una adeguata ed efficiente funzionalità in esercizio, a salvaguardia della affidabilità e della durata di tutti i componenti la struttura del sistema fotovoltaico.

Questo ed altri scopi sono raggiunti dall'invenzione mediante un dispositivo realizzato in accordo con le rivendicazioni che seguono.

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:

- 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 in pianta dall'alto del dispositivo di figura 1,

la figura 3 è una vista in sezione trasversale secondo la linea III-III di figura 2,

la figura 4 è una vista parziale in sezione ed in scala ingrandita di un particolare del dispositivo di figura 3, indicato dalla freccia A,

la figura 5 è una vista parziale ed in scala ulteriormente ingrandita del particolare di figura 4.

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.

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 (quattro nell'esempio della figura 1) potrà variare in funzione delle dimensioni complessive prescelte della superficie captante interessata dai pannelli fotovoltaici.

Gli elementi di supporto 4, concepiti per essere collocati in disposizione alternata alle superfici riflettenti, sono predisposti 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, ed è preferibilmente ottenuto con processo di estrusione, lungo tale direzione, di un materiale metallico ad elevata leggerezza, ad esempio alluminio o una sua lega.

Secondo una principale caratteristica del trovato, l'elemento di supporto 4 comprende, integrati nell'elemento stesso, mezzi di sostegno, complessivamente indicati con 5, per supportare i pannelli 2 da parte contrapposta alla superficie attiva 2a dei medesimi captante la radiazione solare, mezzi di supporto, indicati con 6, atti a cooperare

con le superfici riflettenti 3 per trattenere le medesime in un prefissato orientamento relativo con le superficie attive 2a dei pannelli, e mezzi dissipatori 7 di calore predisposti da parte contrapposta alla superficie attiva 2a del pannello, per cooperare con i mezzi di sostegno 5 nella estrazione di calore dal pannello stesso.

Con particolare riferimento alla figura 5, in cui è mostrata la sezione trasversale dell'elemento estruso 4, estesa perpendicolarmente alla direzione X, detto elemento è provvisto di una porzione piastriforme 8 il cui spessore è definito tra contrapposte superfici 8a ed 8b, parallele fra loro, delle quali la superficie 8a è destinata a sostenere con contatto di appoggio (eventualmente anche con contatto mediato da un elemento deformabile) la parte posteriore del pannello, quella contrapposta alla superficie attiva 2a. Tipicamente il pannello 2 è formato da più celle fotovoltaiche racchiuse tra uno strato superiore, ad esempio in ÈVA, ed uno strato inferiore, ad esempio in TEDLAR, uno strato di chiusura in vetro essendo posizionato al di sopra dello strato superiore, e formante la superficie attiva 2a del pannello. La superficie 8a della porzione 8 di supporto è quindi destinata al contatto con lo strato posteriore del pannello 2.

Dalla superficie 8b sono erette, perpendicolarmente alla superficie stessa, una pluralità di alette 9 atte a cooperare con la porzione 8 nella funzione di dissipazione del calore generato nel pannello 2, come apparirà chiaramente nel seguito della descrizione.

Più in particolare, le alette 9 sono allungate nella direzione longitudinale (per l'intera lunghezza dell'elemento strutturale 4) parallele fra loro e reciprocamente distanziate, ad esempio con passo regolare, così che tra ciascuna coppia di alette 9 affiancate in posizione adiacente, rimanga definito un canale longitudinale 10, sede di convogliamento per una ventilazione naturale o forzata di aria di raffreddamento del pannello.

Ciascuna aletta 9 presenta in sezione trasversale, una conformazione sostanzialmente a "T" rovesciata (o altra possibile forma idonea al raggiungimento della funzione di seguito specificata), con una parete principale 9a connessa, ad una sua estremità, alla superficie 8b, e recante alla contrapposta estremità due tratti, entrambi indicati con 9b, uguali ed allineati fra loro nonché estesi da parti contrapposte della parete 9a , ortogonalmente alla medesima. La conformazione dei tratti è tale che tra ciascuna coppia di alette adiacenti, i rispettivi tratti 9b fra loro affacciati (a prefissata distanza), definiscono una apertura IOa nel canale a sezione ridotta (rispetto alla sezione del canale). L'apertura IOa può essere allungata, nella direzione longitudinale X, per l'intera lunghezza del corrispondente canale 10 e per effetto della sua conformazione ad ampiezza ridotta (nella sezione trasversale), permette di richiamare all'interno del canale, per depressione, aria ambiente dall'esterno del canale, migliorando la ventilazione con aria a temperatura ambiente immessa nel canale (ed estrazione di aria a temperatura maggiore di quella ambiente) o per circolazione naturale o tramite una circolazione forzata, favorendo così lo scambio termico e la dissipazione del calore generato dal pannello.

I mezzi di supporto 6 comprendono, in ciascun elemento 4, una coppia di sedi 11, conformate preferibilmente come gole correnti parallelamente alla direzione longitudinale X, in corrispondenza dei contrapposti lati perimetrali della superficie 8a. In ciascuna gola 11 è impegnabile il corrispondente bordo o profilo perimetrale 3a di una rispettiva superficie riflettente 3, di una coppia di superfici 3 associate al pannello 2, in modo tale che tramite impegno, ad esempio con sostanziale accoppiamento di forma tra le sedi 11 ed i corrispondenti profili perimetrali 3a, una coppia di superfici riflettenti 3 siano supportate e sostenute sull'elemento strutturale 4, ciascuna di esse cooperando con il pannello fotovoltaico 2 sostenuto sulla superficie 8a dell'elemento 8.

In alternativa le sedi possono essere concepite per altri diversi sistemi di accoppiamento con le superfici riflettenti, ad esempio mediante accoppiamento di forma con o senza impegno scorrevole fra le parti accoppiate ovvero mediante fissaggio con mezzi a vite o per incollaggio o con altro diverso sistema di fissaggio, rimovibile o meno.

Le superfici riflettenti possono essere vantaggiosamente ottenute tramite piegatura di un corpo lastriforme comprendente uno strato inferiore di supporto sovrapposto ad uno strato superiore recante la parte riflettente, detti strati (non rappresentati) essendo suscettibili di piegatura lungo linee preferenziali, così da ottenere le prescelte angolazioni delle superfici riflettenti da abbinare sia tra pannelli contigui che in corrispondenza di un pannello di estremità laterale, garantendo comunque il posizionamento angolare preferito, come illustrato in figura 5,

Nel caso di un pannello di estremità laterale, può inoltre essere previsto un profilo 12 di aggancio all'elemento 8 e recante una sede 12a per il trattenimento di un bordo 14 ripiegato della superficie riflettente 3, contrapposto a quello impegnato nella gola 11.

Vantaggiosamente tutte le parti dell'elemento 4, vale a dire la porzione piastriforme 8, le alette 9 e le gole 11 possono essere realizzate di pezzo nel processo di estrusione dell'elemento 4.

Vi è comunque da osservare che l'elemento strutturale di supporto, in alternativa ad essere realizzato di pezzo, come menzionato sopra, può anche eventualmente essere realizzato in più parti precedentemente assemblate o assemblate contestualmente al momento in cui il pannello viene posato sull'elemento stesso.

Si fa notare come l'elemento 4 di supporto assolva così sia la funzione strutturale di supporto (del pannello e delle superfici riflettenti) che la funzione di dissipazione del calore generato nel pannello, grazie allo scambio termico sia per conduzione (attraverso la porzione 8) che per convezione (attraverso le alette 9 ed i canali 10) operato dall'elemento 4.

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.

L'invenzione raggiunge così gli scopi proposti conseguendo i vantaggi enunciati rispetto alle soluzioni note.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di supporto per pannelli fotovoltaici e superfici riflettenti in sistemi fotovoltaici a concentrazione solare, destinati ad impianti per la produzione di energia elettrica, per associare ad almeno un pannello fotovoltaico rispettive superfici riflettenti la radiazione solare in un prefissato orientamento relativo, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un elemento strutturale di supporto a prevalente sviluppo lungo una direzione longitudinale e di comprendere, integrati in detto elemento, - mezzi di sostegno di detto almeno un pannello da parte contrapposta alla superficie attiva del medesimo captante la radiazione solare, - mezzi di supporto per almeno una superficie riflettente associata alla superficie captante del pannello fotovoltaico, - mezzi dissipatori di calore predisposti da parte contrapposta alla superficie attiva del pannello captante la radiazione solare, così da cooperare con i mezzi di sostegno del pannello nella estrazione di calore dal medesimo.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di sostegno comprendono una porzione piastriforme di detto elemento strutturale con spessore delimitato tra una prima ed una seconda superficie fra loro contrapposte, detta prima superficie essendo destinata al contatto di appoggio almeno parziale di una superficie dei pannelli fotovoltaici contrapposta a quella attiva captante la radiazione, e detti mezzi dissipatori comprendono una pluralità di alette erette trasversalmente dalla seconda superficie di detta porzione piastrifome, così che almeno parte del calore generato nel pannello fotovoltaico sia condotto attraverso detta porzione piastriforme e dissipato attraverso dette alette.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui dette alette sono estese nella direzione di sviluppo longitudinale di detto elemento strutturale, in posizione reciprocamente affiancata, così che ciascuna coppia di alette adiacenti definisca un rispettivo canale longitudinale nel quale convogliare un flusso d'aria naturale o forzato, per aumentare lo scambio termico con il pannello.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui in ciascun canale è provvisto, da parte affacciata e contrapposta alla seconda superficie della porzione piastriforme, almeno una apertura a sezione ridotta, atta a richiamare aria, per depressione, dall'esterno del canale verso l'interno del canale, in modo da aumentare l'efficienza dello scambio termico per convezione tra le alette.
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, in cui dette alette presentano una conformazione in sezione a "T" rovesciata, con una parete principale a spessore sottile, dalla quale si diramano, in corrispondenza della estremità contrapposta alla seconda superficie della porzione piastriforme, un primo ed un secondo tratto, allineati fra loro ed estesi perpendicolarmente alla parete principale da parti opposte alla medesima, coppie di tratti affacciati fra loro ed appartenenti ad alette adiacenti definiscono l'ampiezza di detta apertura a ridotta sezione del corrispondente canale.
6. 6. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di supporto delle superfici riflettenti sono predisposti su detto elemento strutturale di supporto per sostenere una prima ed una seconda superficie riflettente, rispettivamente associate al pannello, lungo contrapposti bordi perimetrali del pannello estesi lungo detta direzione longitudinale.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, in cui detti mezzi di supporto comprendono una prima ed una seconda sede ricavate in detto elemento in corrispondenza di rispettivi lati perimetrali contrapposti di detta prima superficie, estese parallelamente alla direzione longitudinale ed aventi conformazione tale da essere suscettibili di impegno, lungo detta direzione longitudinale, con rispettivi e contrapposti profili perimetrali di rispettive superfici riflettenti, per il supporto e fissaggio di dette superficie riflettenti a detto elemento di supporto.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, in cui dette sedi sono conformate come gole correnti parallele a detta direzione longitudinale e suscettibili di accogliere in impegno relativo e con sostanziale accoppiamento di forma, per un fissaggio relativo, i corrispondenti profili delle superfici riflettenti.
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, in cui detta porzione piastriforme, detta pluralità di alette e dette gole di fissaggio delle superfici riflettenti sono realizzate di pezzo nell'elemento di supporto il quale è ottenuto con processo di estrusione.
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, in cui detta porzione piastriforme, detta pluralità di alette e dette gole di fissaggio delle superfici riflettenti sono realizzate, almeno parzialmente, in modo separato, per essere successivamente assemblate ovvero assemblate contestualmente al momento in cui il pannello viene posato su detto elemento di supporto.