ITSS20130003A1

ITSS20130003A1 - "il pannello fotoeolico"

Info

Publication number: ITSS20130003A1
Application number: IT000003A
Authority: IT
Inventors: Emanuele Busi
Original assignee: Onda Energetica Srl
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2014-11-04

Description

DESCRIZIONE

Dell’ invenzione industriale avente per titolo:

“Il Pannello Fotoeolico”

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione fa riferimento al campo delle energie rinnovabili, in particolare alla generazione di energia elettrica dall'energia solare e del vento.

La presente invenzione fa riferimento a un Pannello Fotoeolico costituito da un generatore fotovoltaico e un generatore eolico posizionati in un unico pannello a formare un unico sistema di generazione di energia elettrica.

In particolare l'invenzione fa riferimento a un Pannello Fotoeolico che comprende:

- un generatore fotovoltaico (anche detto pannello fotovoltaico), costituito da un layer fotovoltaico che contiene una pluralità di celle fotovoltaiche,

- un generatore eolico, costituito da uno o più sistemi di generazione di energia elettrica dall'energia cinetica del vento;

- un sistema di coinvogliamento dell'aria;

assemblati in modo da realizzare un unico pannello in grado di produrre energia elettrica da fonti rinnovabili.

STATO DELL’ARTE:

La produzione di energia elettrica da moduli fotovoltaici è ben nota allo stato delle arti attuale così come la produzione di energia elettrica dalla forza del vento.

La tecnologia fotovoltaica utilizza comunemente dei generatori fotovoltaici chiamati anche "pannelli fotovoltaici". Comunemente tali pannelli vengono utilizzati per la realizzazione di impianti fotovoltaici che mettono insieme una serie di pannelli per produrre energia elettrica. Sebbene la tecnologia fotovoltaica sia stata oggetto di numerosi perfezionamenti, presenta dei limiti. Il più lampante è l'impossibilità di generare elettricità nelle ore notture, la sensibile perdita di potenza dovuta alla schermatura di fenomeni metereologici (nuvole, pioggia, neve) e la perdita di potenza collegata all'aumento della temperatura.

La produzione di energia elettrica dal vento è una tecnologia ormai nota e collaudata. Inizialmente diffusa su alte produzioni (i parchi eolici) sta avendo una diffusione maggiore anche in ambito domestico con la micro generazione eolica. Tuttavia il grosso impatto visivo, la necessità di spazio e le normative urbanistiche stringenti ne limitano la diffusione.

Analizzando i vantaggi e gli svantaggi di entrambe le tecnologie si è pensato a una soluzione che superi gii svantaggi delle due soluzioni e ne massimizzi lo sfruttamento dei vantaggi.

Si è realizzato un sistema che permetta la generazione di energia elettrica anche in ore notturne, di contenute dimensioni e a basso impatto visivo. Il pannello fotoeolico è infatti installabile come un qualsiasi pannello fotovoltaico.

Una ricerca sulle banche dati brevettuali ha evidenziato che allo stato delle arti non sia presente una invenzione come quella del pannello fotoeolico.

Si è potuta verificare la presenza di soluzioni che accoppiano dei pannelli fotovoltaici e dei generatori eolici. Ad esempio è il caso del brevetto W02011134054 Al chiamato "Hybrid and Solar Energy Device" o del brevetto US 8368240 B1 "Roof installed wind turbine vent and solar panel electric power generation System". Ancora è presente il caso del "Mobile elecricity generator using solar, wind and fuel-generated power " US 20130002189 Al.

Queste soluzioni partono dall'integrazione di tecnologia fotovoltaica ed eolica ma la combinano in maniera differente e per scopi diversi.

I casi indicati prevedono i sistemi di produzione posizionati ciascuno nel loro modo tradizionale e accoppiati nel funzionamento ma non nel posizionamento.

Le soluzioni analizzate hanno un forte impatto visivo, sopratutto a causa del generatore eolico che viene posizionato su palo e diversi metri di altezza rispetto al generatore fotovoltaico.

Ulteriore problema di queste soluzioni è rappresentato dal fatto che le normative urbanistiche nazionali (sopratutto in zone di particolare importanza dal punto di vista paesaggistico) sono molto restrittive e scoraggiano l'installazione di generatori eolici, sopratutto nel contesto urbano.

II pannello fotoeolico utilizza il sistema di generazione eolica integrandola con il generatore fotovoltaico. Una simile applicazione, ma per due differenti sistemi di generazione, è riscontrabile nel "Hybrid Solar Panel" WO 2012/176136 A2.

IL PANNELLO FOTOEOLICO

La soluzione proposta risolve il problema del posizionamento antiestetico del generatore eolico, posizionandolo sotto il generatore fotovoltaico (che come detto è costituito dal layer di celle fotovoltaiche in silicio), sfruttando lo spazio che viene lasciato tra i pannelli e il tetto nelle tradizionali installazioni di impianti fotovoltaici.

Tale spazio viene lasciato per permettere la circolazione dell'aria e favorire il raffreddamento dei generatori fotovoltaici che come noto perdono di prestazioni all'aumentare della temperatura.

Il pannello fotoeolico sfrutta il flusso di aria che attraversa i pannelli incanalandolo nella maniera più opportuna verso il generatore eolico (o i generatori eolici in quanto è possibile installare più generatori eolici sotto il pannello fotovoltaico).

Il flusso dell'aria permette al generatore eolico di produrre energia. Grazie al generatore eolico, di cui esistono sul mercato diverse dimensioni e potenze la forza del vento viene trasformata in energia elettrica. L’energia elettrica prodotta viene immessa nello stesso circuito di quella prodotta dai generatori fotovoltaici attraverso il gruppo di connessione posizionato nell’alloggiamento ricavato sul sistema di convogliamento del flusso d'aria.

Il vantaggio di tale soluzione è rappresentato dal fatto di avere un unico inverter e di sfruttare una unica coppia di cavi per la connessione deirimpianto, non prevedendo pertanto di realizzare due circuiti separati.

Ulteriore vantaggio è costituito dalla possibilità di massimizzare la produzione dì energia da fonti rinnovabili. A differenza di un tradizionale impianto fotovoltaico il sistema produce, in presenza di vento, anche nelle ore notturne. Rispetto a un sistema di generatore eolico il sistema fotoeolico riesce a garantire produzione di energia elettrica, nelle ore diurne, anche in assenza di vento.

In presenza di luce solare e di vento si riesce a combinare le due produzioni.

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE

Vengono ora analizzati nel dettaglio i componenti del pannello fotoeoiico.

Generatore Fotovoltaico:

La tecnologia fotovoltaica è sviluppata e matura. Sul mercato esistono diversi produttori che, collegando opportunamente celle fotovoltaiche, ottengono layer fotovoltaici di diverse dimensioni e potenze. Le celle fotovoltaiche sono realizzate in silicio (amorfo, mono o poli cristallino) e producono energia elettrica quando colpite dai raggi solari. Esistono celle di diverse dimensioni e potenze prodotte sul mercato.

Il layer fotovoltaico viene poi protetto da una struttura in vetro o materiale composito che ha il compito di proteggerlo, Solitamente, per dare forza alla struttura e permetterne una più semplice installazione viene realizzata una cornice in alluminio attorno al pannello.

Generatore Eolico

Per generatore eolico si fa riferimento a un generatore di corrente elettrica che sfrutta la naturale forza dei vento per produrre energia elettrica. La funzione è quella di trasformare l'energia cinetica in energia elettrica. Esistono diversi tipi di generatori eolici ad esempio le turbine che possono avere sia asse verticale che orizzontale che sfruttano l'energia del vento per fare ruotare delle pale o delle eliche attorno a un asse permettendo in questo modo (con gli opportuni collegamenti e sfruttando le proprietà dei campi magnetici) di produrre corrente elettrica. La tecnologia eolica è nota e sul mercato sono disponibili generatori in diverse forme e dimensioni.

Esistono ulteriori generatori che sfruttano l'energia cinetica del vento non attraverso il movimento di rotazione ma attraverso "l'oscillazione'' di una lamina che attraversata dal vento si muove e grazie a dei magneti produce energia. È il caso del brevetto EP 0977345 A2 "Electromagnetic voltage generatori' che può essere utilizzato come generatore eolico nel sistema pannello foto eolico.

il sistema di coinvolgimento del flusso dell'aria è costituito da dei deflettori opportunamente posizionati in modo da massimizzare il rendimento del flusso deH'aria sul generatore o sui generatori (nel caso vengano posizionati più generatori) eolici.

Il sistema di convogiiamento viene inoltre utilizzato per il fissaggio dei generatori eolici e il posizionamento dei componenti elettrici di collegamento fra ì sistemi di generazione.

Il sistema generatore fotovoltaico, generatore eolico e sistema di convogiiamento viene assemblato a realizzare un pannello fotoeolico. Le dimensioni di questo pannello saranno in lunghezza e larghezza le medesime di quelle di un pannello fotovoltaico. Si prevede una profondità do pochi centimetri maggiore, compatibile con la distanza fra tetto e pannelli.

Il generatore eolico ( o i generatori ) viene posizionato sulla struttura di convogiiamento dell'aria che viene ancorata alla cornice di alluminio attraverso viti.

Il pannello fotoeolico può essere anche realizzato partendo da un qualsiasi pannello fotovoltaico finito e applicando ad esso il sistema di generazione eolico più i deflettori.

DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Pannello foto eolico:

La FIG 1 mostra il pannellofotoeolico. Sono indicati: con 1 il pannello fotovoltaico, con 2 il generatore eolico, con 3 la struttura di convogiiamento dell'aria. Essa è realizzata in materiale plastico.

La FIG 2 mostra nel dettaglio il sistema di convogiiamento del flusso di aria, posizionato al di sotto del layer fotovoltaico è costituito da una serie di deflettori che hanno il compito di incanalare, massimizzandone il flusso, l’aria verso il generatore fotovoltaico.

Visto dall'alto possiamo individuare con 4 il fondo del sistema di coinvolgimento. Su tale fondo vengono sistemati due deflettori (5 e 6) ad arco, di altezza di circa 5 cm, che restringono il flusso d'aria verso il centro 7 dove è posizionato il generatore eolico. Le dimensioni dei sistema di convogiiamento e dei deflettori possono variare a seconda dell'orientamento sul tetto del pannello e in funzione del numero di generatori eolici che sono installati.

FIG 3 mostra una possibile installazione. Si noti che i pannelli fotoeolici possono essere installati a formare un impianto fotoeolico esattamente come i pannelli fotovoltaici formano un impianto fotovoltaico.

E' possibile posizionare una griglia 8 per impedire che animali o sporcizia danneggino i generatori eolici.

In FIG 4 9 e 10 spingono il flusso d’aria verso 11 (generatore) successivamente il deflettore 12 incanala il flusso di aria verso il pannello successivo evitando che il flusso d’aria venga disperso verso l’alto nello spazio esistente fra un pannello fotoeolico e l’altro.

Nell’area tratteggiata di FIG 4 indicata con 13 viene posizionato il box di connessione con il sistema fotovoltaico. Essenzialmente è costituito da un ponte di diodi e un raddrizzatore di corrente che rende compatibili le correnti generate dal pannello fotovoltaico (in CC) con le correnti generate dai generatore eolico (AC).

FIG 5 mostra lo spaccato di un panello fotoeolico che utilizza come generatore eolico diversi generatori a lamina oscillante. Il pannello produce enegia solare ed energia eolica simultaneamente.

La componente eolica può essere abbinata a qualsiasi tipo di pannello fotovoltaico ivi compreso il pannello Ibrido di cui si è precedentemente discusso.

In questo specifico caso il generatore eolico sarà posizionato al di sotto della struttura a tubi.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Pannello fotoeolico, caratterizzato dalla presenza in un unico pannello di due sistemi di generazione di energia elettrica, fotovoltaico ed eolico .
2) Pannello fotoeolico, come da rivendicazione precedente, caratterizzato dal posizionamento di un generatore eolico al di sotto di un layer fotovoltaico.
3) Pannello fotoeolico, come da rivendicazioni precedenti caratterizzato dalla presenza di più generatori eolici posizionati sotto al layer fotovoltaico.
4) Pannello fotoeolico, come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato dalla presenza di un sistema di con vogl lamento dell’aria che direzionano il flusso dell’aria verso i generatori eolici.
5) Pannello fotoeolico, come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato da un box di connessione che rende disponibili in un’unica uscita le correnti generate dal generatore fotovoltaico e dal generatore eolico.