ITTO20040088U1 - Sistema d'inseguimento solare passivo utilizzabile per il miglioramento della resa dei pannelli solari sia fotovoltaici che termici, posti in batteria, per superfici attive superiori a 4 metri quadri. - Google Patents

Description

Descrizione del modello di utilità dal titiolo SISTEMA D’INSEGUIMENTO SOLARE PASSIVO PER IL MIGLIORAMENTO DELLA RESA DEI PANNELLI SOLARI SIA FOTOVOLTAICI CHE TERMICI, POSTI IN BATTERIA PER SUPERFICI ATTIVE SUPERIORI A 4 METRI QUADRI.

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda il settore tecnologico degli impianti che utilizzano pannelli solari per la captazione dell’energia termica e fotovoltaica irraggiata dal sole, ai fini del suo utilizzo sia diretto che indiretto.

E’ risaputo che la resa effettiva di questi impianti in termini di quantità di energia recuperata è direttamente proporzionale alla quantità di energia captata per unità di superficie, che è a sua volta dipendente dall’angolo dell’inclinazione della radiazione solare rispetto alla superfìcie di captazione, essendo tanto minore quanto tale angolo di inclinazione differisce da 90°.

In altre parole, il movimento relativo del sole non permette di avere sempre la massima resa dei pannelli esposti in modo fisso, pertanto si assumono compromessi che permettano la migliore resa, pur mantenendo fisso il pannello.

Per quanto riguarda i pannelli solari fotovoltaici, le stesse celle vengono costruite in modo che un’incidenza della luce solare di \- 15°, non alteri significativamente la resa del pannello, anche con l’ausilio di vetri lenticolari.

Mentre nel caso dei radiatori termici solari, questi sono generalmente costituiti da tubi, in modo che la superficie di contatto solare rimane la stessa a fronte di differenti inclinazioni del sole. Tuttavia è necessaria una distanza tra i tubi per evitare l’ombreggiamento e questo ne limita la resa per superficie attiva. Occorre per il miglioramento della resa di questi pannelli, un movimento relativo d’inseguimento in modo tale che essi risultino in ogni momento disposti perpendicolarmente alla radiazione solare stessa.

Attualmente questo inseguimento è realizzato con sistemi elettromeccanici complessi, anche dotati di sensori di rilevamento, che però hanno costi significativi e che sommati ai costi intrinseci già rilevanti dei pannelli solari (soprattutto quelli fotovoltaici) dilatano eccessivamente i tempi di ammortamento dei costi stessi.

L’invenzione del trovato base (N. 2001A000254) da cui si è partiti per elaborare la seguente invenzione di utilità; si basa su una soluzione molto economica e di semplice realizzazione che sfrutta parte dell’energia solare non captata dai pannelli.

In questo modo è possibile mantene i pannelli costantemente orientati rispetto al sole nel modo più conveniente, ovvero mantenerli più perpendicolari rispetto alla retta di congiungimento sole contro area attiva.

A tale scopo, questo sistema, sfrutta la dilatazione termica di un liquido contenuto in un serbatoio esposto ai raggi solari, facendola agire sulla testa di uno o più pistoni, spostandoli linearmente.

Tali pistoni sono ancorati ad un leveraggio che consente il movimento dei pannelli stessi intorno all’asse di esposizione solare.

Per ottenere l’effetto desiderato, l’inventore ha applicato in prossimità del detto serbatoio ed in posizione opportuna uno schermo che lo protegge parzialmente dai raggi solari e che è solidale ai pannelli solari nella loro rotazione. Tale schermo è dimensionato e posizionato in modo che, quando il sole si sposta nella sua traiettoria relativa, l’azione dei detti pistoni, fa ruotare l’insieme pannelli-schermo in modo da ridurre la parte di serbatoio esposta ai raggi solari. In questo modo si impedisce l’aumento ulteriore dello scambio termico fra i raggi solari ed il serbatoio in modo da evitare ulteriori dilatazioni del liquido in esso contenuto e quindi, in definitiva per quanto detto prima, non permette ulteriori rotazioni dei pannelli solari, che tendono così a rimanere perpendicolari ai suoi raggi per ogni posizione del sole. Quando con il calare del sole la radiazione solare si annulla, i pannelli solari per effetto del loro peso proprio opportunamente distribuito o di opportuni mezzi atti a tale scopo; ritornano nella posizione che occupavano all’ inizio della giornata, vincendo la resistenza dei pistoni che sono contrastati dal liquido del serbatoio in misura decrescente, alla diminuzione della sua temperatura.

Questo sistema, necessita di alcune migliorie, per poterlo applicare su superfici captanti e maggiori di 4 metri quadri; inoltre l’effetto “vela” creato dai pannelli solari crea dei problemi di stabilità; infine il cambio di stagione ha influenza significativa sul movimento indotto, rendendo necessaria quindi una regolazione della quantità del liquido contenuto nel serbatoio. Qui di seguito verrà eseguita la descrizione di un esempio di impianto realizzato secondo l’ invenzione e le migliorie apportate al sistema, per il quale si fa riferimento alle rivendicazioni allegate.

Nella figura 1 è indicata una classica applicazione relativa ad una significativa batteria di pannelli solari con capacità produttiva di corrente di picco di 2kva; con questa applicazione si realizza una speciale struttura di supporto completa di serbatoio. In basso a sinistra della figura, sono indicati: p.1 il pannello solare; p.2 pezzo per la movimentazione dei pannelli solari; p.3 il sistema di leveraggio; p.4 il sistema d’inseguimento; p.5 attuatore.

Questa soluzione permette di ridurre notevolmente gli ingombri utilizzando un singolo sistema d’inseguimento e limitando l’effetto vela del sistema.

Nella figura 2 sono evidenziate le tre posizioni (pos.) principali dello spostamento del nuovo sistema rispetto alle tre principali posizioni del sole. La pos. 1 illustra il centraggio di pivottamento dei pannelli è regolato in maniera tale, con accorgimenti tecnici noti, che a riposo sia posizionato. L’impianto per ovvie considerazioni di orientamento, va posizionato (pos. 2) con il detto asse longitudinale nella direzione nord-sud e con i pannelli solari disposti perpendicolarmente ad esso; ovvero nella direzione est-ovest, come indicato nella figura 2.

Con un impianto realizzato secondo quest’invenzione si ottiene una resa energetica in termini di quantità di energia solare recuperata, maggiore anche del 30 % rispetto a quella ottenibile con impianti convenzionali a pannelli solari fissi. Questa resa viene raggiunta per mezzo di una tecnologia semplice ed economica che non necessita di particolare manutenzione.

Siccome l’energia resa per metro quadro di un impianto fotovoltaico equivale a circa 140w picco; per ottenere produzioni significative di energia occorrono grandi superfici attive.

11 trovato tecnico così come è stato brevettato, non è in grado di reggere superfici maggiori di 4 metri quadri (come già è stato detto); quindi l’innovazione proposta risolve questo problema utilizzando pannelli solari che possono facilmente essere montati in serie (o in batteria) per raggiungere con facilità potenze di picco significative (2Kva) pari ad una superficie di 16 metri quadrati.

Naturalmente il beneficio economico di questo sistema è proporzionale rispetto alla potenza installata.

Il sistema d’inseguimento del sole viene quindi modificato posizionando il serbatoio su un lato del sistema e non al centro; quindi viene modificato anche il sistema di copertura del serbatoio (v. fig.3) in cui viene indicato il seguente funzionamento: mediante un sistema di leveraggi (p.l), il serbatoio viene coperto proporzionalmente all’ aumentare del movimento lineare, facendo ruotare la copertura (p.2) che ha il fulcro posizionato sull’asse del serbatoio stesso.

Viene quindi in questo modo garantito il funzionamento proporzionale del sistema d’inseguimento.

Il brevetto d’utilità permette ancora di realizzare un sistema per risolvere il problema del differente comportamento del serbatoio dovuto al cambiare delle stagioni; infatti si è notato che nella stagione estiva il funzionamento è molto pronto a parità di condizioni. Il sistema durante il cambio di stagione non ha un movimento lineare e quindi necessita di una regolazione di svuotamento del liquido.

Per risolvere questo problema si è aggiunta una centralina automatica che regola istantaneamente il valore di pressione del serbatoio.

Questa centralina (v.fig. 4) viene montata nella parte superiore e più alta del serbatoio. All’ interno del serbatoio infatti, non deve esserci presenza di aria in quanto l’ incomprimibilità della stessa non farebbe funzionare il sistema. Pertanto la prima funzione della centralina è quella di eliminare eventuali bolle d’aria presenti nel serbatoio.

La centralina è quindi un serbatoio esterno di liquido, collegato alla pressione atmosferica; nel quale è annegato un complesso di due valvole di ritegno, con molla tarata. In figura 4, i componenti 12 e 13 hanno la funzione di collegamento al serbatoio principale; mentre il gruppo 6, 7, 8, 9 e 10 costituisce una valvola di ritegno tarata per evitare che le basse temperature all’ interno del serbatoio producano una depressione. La valvola 7 e la molla 9 (v.fig. 4) sono in chiusura interno-esterno e tarate in modo che in caso di depressione, parte del liquido contenuto nel serbatoio esterno possa entrare nel serbatoio interno. All’aumentare della pressione questa valvola si chiude a tenuta.

La seconda valvola di tenuta e costituita dal gruppo 1, 2, 3, 4 (v.fig. 4) invece svolge la funzione opposta; infatti quando la pressione interna del serbatoio è superiore alla forza di tenuta, questa valvola scarica parte del contenuto del serbatoio interno verso il serbatoio esterno in modo da diminuire la pressione interna.

Con questo doppio controllo il sistema si stabilizza ed è in grado di lavorare sia durante la stagione estiva che durante la stagione invernale, senza alcuna manutenzione o regolazione.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1) L’impianto comprende nte la disposizione di pannelli solari in batteria, sono comanda ti attraverso un unico sistema di inseguitore solare con uno o più pistoni che agiscono in modo coerente e passivo. Il numero di pannelli utilizzato è in funzione dell’applicazione richi està e comunque deve essere superiore a 5 per avere un beneficio economico significativo. La disposizione in batteria (o serie ) dei pannelli solari permette di mantenere costantemente il piano dell’area attiva dei pannelli solari perpendicolarmente all a posizione istantanea del sole, La disposizione dei pannelli può essere sia in parallelo che in doppia fila, purché entrambi siano collegati con leveraggi.
2. 2) Il sistema di centralina automatica per la compensazione delle extra pressioni (sia positive che negative), viene collegata in modo fisso al serbatoio principale.
3. 3) Il sistema secondo la rivendicazione 1, prevede che il serbatoio è sostanzialmente cilindr ico o ovoidale e lo schermo di protezione dei raggi solari è movimentato da leveraggi collegati al pistone e si estende coassialmente ad esso per tutta la sua lunghezza; ed inoltre ha una sezione a C con concavità verso il serbatoio stesso.