ITTO20090653A1 - PHOTOVOLTAIC PANEL WITH COOLING CHAMBER - Google Patents
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Description
Pannello fotovoltaico con camera di raffreddamento Photovoltaic panel with cooling chamber Photovoltaic panel with cooling chamber
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Settore della Tecnica Technical sector
L'invenzione si riferisce ai pannelli fotovoltaici, e più in particolare riguarda un pannello fotovoltaico munito di una camera di raffreddamento. The invention refers to photovoltaic panels, and more particularly it concerns a photovoltaic panel equipped with a cooling chamber.
Arte Nota Note Art
E' noto che la potenza erogata da un pannello fotovoltaico diminuisce al crescere della temperatura, cosicché in molte regioni della terra, nelle stagioni calde e nelle ore più calde della giornata, le temperature raggiunte dalle celle fotovoltaiche del pannello (70 - 80°C) consentono una generazione di potenza del tutto insoddisfacente. It is known that the power delivered by a photovoltaic panel decreases as the temperature increases, so that in many regions of the earth, in the warm seasons and in the hottest hours of the day, the temperatures reached by the photovoltaic cells of the panel (70 - 80 ° C ) allow a completely unsatisfactory power generation.
Per ovviare a questo problema, sono già stati proposti pannelli, cosiddetti ibridi o combinati, muniti di mezzi di raffreddamento che fanno circolare un liquido di raffreddamento, in particolare a base acquosa, in prossimità del modulo fotovoltaico vero e proprio: il liquido riscaldato dal calore sottratto al modulo fotovoltaico può poi essere usato per la produzione di calda sanitaria, mediante uno scambiatore di calore. Il liquido di raffreddamento può circolare in tubi posti a contatto con la faccia posteriore del modulo fotovoltaico oppure in una camera associata al pannello. To overcome this problem, so-called hybrid or combined panels have already been proposed, equipped with cooling means that circulate a cooling liquid, in particular water-based, near the actual photovoltaic module: the liquid heated by heat. subtracted from the photovoltaic module, it can then be used for the production of domestic hot water, by means of a heat exchanger. The coolant can circulate in pipes placed in contact with the rear face of the photovoltaic module or in a chamber associated with the panel.
Nelle soluzioni che utilizzano la camera, questa à ̈ in molti casi un elemento costruttivo distinto dal modulo fotovoltaico, che à ̈ fissato ad una parete della camera stessa, ed il liquido non circola direttamente a contatto con il pannello. Questa disposizione à ̈ suggerita dal fatto che i moduli fotovoltaici sono realizzati sopra una superficie posteriore di supporto, in genere in un materiale isolante con scarsa dilatazione termica, come il vetro temperato o un polimero, sulla quale vengono appoggiati un sottile strato di acetato di vinile, la matrice di moduli preconnessi, un secondo strato di acetato e un materiale trasparente che funge da protezione meccanica anteriore per le celle fotovoltaiche, in genere vetro temperato. Risulta evidente pertanto che data la fragilità dei materiali costituenti il modulo fotovoltaico sussiste la necessità di evitare che il modulo fotovoltaico subisca deformazioni provocate dalla pressione del liquido, deformazioni che potrebbero anche provocare la rottura del modulo. In tal modo tuttavia, si limita l'efficienza di raffreddamento. In solutions that use the chamber, this is in many cases a constructive element distinct from the photovoltaic module, which is fixed to a wall of the chamber itself, and the liquid does not circulate directly in contact with the panel. This arrangement is suggested by the fact that the photovoltaic modules are made on a rear support surface, generally in an insulating material with low thermal expansion, such as tempered glass or a polymer, on which a thin layer of vinyl acetate is placed. , the matrix of preconnected modules, a second layer of acetate and a transparent material that acts as a front mechanical protection for the photovoltaic cells, usually tempered glass. It is therefore evident that given the fragility of the materials making up the photovoltaic module, there is a need to prevent the photovoltaic module from undergoing deformations caused by the pressure of the liquid, deformations that could also cause the module to break. In doing so, however, the cooling efficiency is limited.
Nella domanda di brevetto MX YU05000002 à ̈ descritto un pannello fotovoltaico con una camera di raffreddamento in cui il liquido circola direttamente a contatto con il modulo fotovoltaico. Dal lato opposto al modulo fotovoltaico la camera à ̈ chiusa da una lastra di materiale acrilico. Il liquido circola per gravità da un vaso superiore ad un vaso inferiore. Valvole d'ingresso e di uscita comandate da un sistema di controllo permettono di introdurre liquido freddo nel pannello quando la temperatura dello stesso supera un intervallo di funzionamento ottimale (per esempio 10 - 27°C) e di scaricare il liquido caldo quando la temperatura supera una seconda soglia (per esempio 30°C), corrispondente a un valore minimo richiesto per la produzione di acqua calda sanitaria. Il sistema di circolazione naturale del liquido à ̈ inadatto all'uso in strutture comprendenti un numero elevato di pannelli, come facciate o tetti di edifici di grandi dimensioni. Inoltre, sussiste sempre il rischio di deformazioni del modulo fotovoltaico. Patent application MX YU05000002 describes a photovoltaic panel with a cooling chamber in which the liquid circulates directly in contact with the photovoltaic module. On the side opposite the photovoltaic module, the chamber is closed by a sheet of acrylic material. The liquid circulates by gravity from an upper vessel to a lower vessel. Inlet and outlet valves controlled by a control system allow to introduce cold liquid into the panel when the temperature of the same exceeds an optimal operating range (for example 10 - 27 ° C) and to discharge the hot liquid when the temperature exceeds a second threshold (for example 30 ° C), corresponding to a minimum value required for the production of domestic hot water. The natural liquid circulation system is unsuitable for use in structures involving a large number of panels, such as facades or roofs of large buildings. Furthermore, there is always the risk of deformation of the photovoltaic module.
JP 10201268 A descrive un sistema di raffreddamento per un pannello fotovoltaico in cui una pompa fa circolare il liquido di raffreddamento quando la riduzione di potenza dovuta all'aumento di temperatura supera la potenza assorbita dalla pompa. Il circuito di raffreddamento à ̈ svuotato quando la temperatura esterna scende sotto 0°C per evitare il congelamento. JP 10201268 A describes a cooling system for a photovoltaic panel in which a pump circulates the coolant when the power reduction due to the temperature increase exceeds the power absorbed by the pump. The cooling circuit is emptied when the outside temperature drops below 0 ° C to avoid freezing.
Descrizione dell’Invenzione Description of the Invention
Lo scopo dell'invenzione à ̈ di fornire un pannello fotovoltaico con una camera per liquido di raffreddamento, che presenti un'efficienza di raffreddamento elevata e allo stesso tempo non presenti pericoli di deformazione o rottura. The purpose of the invention is to provide a photovoltaic panel with a coolant chamber, which has a high cooling efficiency and at the same time does not present any danger of deformation or breakage.
Secondo l'invenzione, questo scopo à ̈ raggiunto alimentando la camera per liquido di raffreddamento che à ̈ fatto circolare ad impianto chiuso e ad una pressione compresa in un intervallo di lavoro prestabilito e prevedendo, all'interno di detta camera, elementi di rinforzo fissati al supporto costituente il modulo fotovoltaico e a una lastra, parallela al modulo fotovoltaico, che costituisce una seconda parete di detta camera. According to the invention, this object is achieved by feeding the chamber for cooling liquid which is circulated with the system closed and at a pressure included in a predetermined working interval and by providing, inside said chamber, fixed reinforcing elements. to the support constituting the photovoltaic module and to a plate, parallel to the photovoltaic module, which constitutes a second wall of said chamber.
L'invenzione riguarda anche una struttura comprendente una pluralità di tali pannelli, quale una parete o un tetto di un edificio. Vantaggiosamente, l'impianto di distribuzione del liquido di raffreddamento à ̈ realizzato in modo che la struttura sia suddivisa in sezioni, ognuna comprendente un certo numero di pannelli e controllabile indipendentemente dalle altre. The invention also relates to a structure comprising a plurality of such panels, such as a wall or roof of a building. Advantageously, the cooling liquid distribution system is made in such a way that the structure is divided into sections, each comprising a certain number of panels and independently controllable from the others.
Descrizione Sintetica delle Figure Brief Description of the Figures
Altre caratteristiche e vantaggi dell'invenzione diventeranno più chiari dalla descrizione dettagliata che segue, presa in unione ai disegni allegati, in cui: Other features and advantages of the invention will become clearer from the detailed description which follows, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:
- la fig. 1 Ã ̈ una vista schematica in sezione di una prima forma di realizzazione di un pannello secondo l'invenzione; - le figg. 2A e 2B sono una vista in pianta di una coppia di pannelli, che mostra la circolazione del liquido di raffreddamento all'interno dei pannelli e tra pannelli adiacenti secondo una prima ed una seconda forma di realizzazione, rispettivamente; - fig. 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of a panel according to the invention; - figs. 2A and 2B are a plan view of a pair of panels, showing the circulation of the coolant within the panels and between adjacent panels according to a first and a second embodiment, respectively;
- la fig. 3 Ã ̈ una vista schematica in sezione di una seconda forma di realizzazione di un pannello secondo l'invenzione;e - fig. 3 is a schematic sectional view of a second embodiment of a panel according to the invention;
- la fig. 4 Ã ̈ un diagramma di flusso del funzionamento del pannello secondo l'invenzione. - fig. 4 is a flow diagram of the operation of the panel according to the invention.
Descrizione di alcune forme preferite di realizzazione Description of some preferred embodiments
Con riferimento alla fig. 1, si à ̈ rappresentato un pannello solare ibrido, indicato nel suo complesso con 1, che permette la produzione simultanea di energia elettrica e calore ed à ̈ utilizzabile per realizzare pareti o tetti o serramenti di edifici. Il pannello comprende un modulo fotovoltaico 10, montato parallelo a una lastra 11, ad esempio metallica, in vetro o altro materiale idoneo e ad una certa distanza da questa in un telaio 12 in modo da definire una camera 13 in cui à ̈ fatto circolare un liquido (liquido termovettore), ad esempio a base acquosa, per il raffreddamento del modulo fotovoltaico. Il liquido à ̈ fatto circolare con una certa pressione in un impianto chiuso, con l'impiego di una pompa di ricircolo. With reference to fig. 1, a hybrid solar panel is shown, indicated as a whole with 1, which allows the simultaneous production of electricity and heat and can be used to create walls or roofs or windows of buildings. The panel comprises a photovoltaic module 10, mounted parallel to a plate 11, for example metal, glass or other suitable material and at a certain distance from this in a frame 12 so as to define a chamber 13 in which a liquid (heat transfer liquid), for example water-based, for cooling the photovoltaic module. The liquid is circulated with a certain pressure in a closed system, with the use of a recirculation pump.
La camera 13 contenente liquido, che à ̈ scaldato dal calore sottratto al modulo fotovoltaico, forma il modulo termico del pannello ibrido. Il liquido riscaldato nella camera 13 può pertanto essere utilizzato, mediante un tradizionale scambiatore di calore, per la produzione di acqua calda sanitaria o per il riscaldamento di ambienti. The chamber 13 containing liquid, which is heated by the heat removed from the photovoltaic module, forms the thermal module of the hybrid panel. The liquid heated in chamber 13 can therefore be used, by means of a traditional heat exchanger, for the production of domestic hot water or for space heating.
Nel caso in cui il pannello 1 sia utilizzato come serramento o parte di una parete di un edificio, ad esempio destinato ad abitazione o ufficio, l’eventuale deformazione delle due lastre non dovrà essere tale da creare fenomeni di distorsione e aberrazione che verrebbero accentuati dal liquido presente nella camera 13. In the event that the panel 1 is used as a window or part of a wall of a building, for example intended for a home or office, any deformation of the two sheets must not be such as to create distortion and aberration phenomena which would be accentuated from the liquid present in chamber 13.
Preferibilmente, il modulo fotovoltaico 10 à ̈ un modulo a doppia lastra di vetro e può ad esempio essere del tipo con celle in silicio mono- o policristallino (ad esempio il modello GG40P6L commercializzato da Siliken), oppure del tipo basato su tecnologia a film sottile in silicio micromorfo (ad esempio la serie XSeries commercializzata da Inventux), oppure del tipo basato sulla tecnologia CIS (Copper Indium Selenide, selenuro di rame e indio) (ad esempio il modello GeneCIS commercializzato dalla WÃ1⁄4rth Solar). Il modulo fotovoltaico 10 potrà inoltre essere del tipo trasparente, semitrasparente o opaco. Preferably, the photovoltaic module 10 is a double glass sheet module and can for example be of the type with mono- or polycrystalline silicon cells (for example the GG40P6L model marketed by Siliken), or of the type based on thin film technology in micromorphic silicon (for example the XSeries series marketed by Inventux), or of the type based on CIS technology (Copper Indium Selenide, copper and indium selenide) (for example the GeneCIS model marketed by WÃ1⁄4rth Solar). The photovoltaic module 10 can also be of the transparent, semitransparent or opaque type.
I contatti e i conduttori per l'uscita dell'energia elettrica e i condotti d'ingresso del liquido freddo e di uscita del liquido caldo, non rappresentati per semplicità di disegno, possono essere incorporati nel telaio 12. The contacts and conductors for the electrical energy output and the cold liquid inlet and hot liquid outlet ducts, not shown for simplicity of drawing, can be incorporated in the frame 12.
Secondo l’invenzione, il pannello 1 comprende inoltre elementi di rinforzo 14, che collegano il modulo fotovoltaico 10 e la lastra 11 per evitare che la pressione esercitata dal liquido presente nella camera 13 provochi deformazioni del modulo che potrebbero portare alla sua rottura. According to the invention, the panel 1 further comprises reinforcing elements 14, which connect the photovoltaic module 10 and the sheet 11 to prevent the pressure exerted by the liquid present in the chamber 13 from causing deformations of the module which could lead to its breakage.
Grazie alla presenza degli elementi di rinforzo 14, il modulo fotovoltaico 10 può essere utilizzato come una delle pareti della camera 13, anche se il liquido di raffreddamento circola con una certa pressione. A differenza delle soluzioni note in cui la camera contenente il liquido di raffreddamento à ̈ un elemento distinto dal modulo, il liquido circola quindi a diretto contatto della faccia posteriore del modulo 10, consentendo un'elevata uniformità ed efficienza di raffreddamento e garantendo quindi buone prestazioni in termini di potenza elettrica generata, anche nelle regioni più calde e in qualsiasi periodo del giorno o dell'anno. Thanks to the presence of the reinforcing elements 14, the photovoltaic module 10 can be used as one of the walls of the chamber 13, even if the coolant circulates with a certain pressure. Unlike known solutions in which the chamber containing the coolant is a separate element from the module, the liquid therefore circulates in direct contact with the rear face of the module 10, allowing high uniformity and cooling efficiency and thus ensuring good performance. in terms of electrical power generated, even in the hottest regions and at any time of the day or year.
Gli elementi di rinforzo 14 possono essere per esempio elementi di alluminio o vetro, per esempio con sezione a C (come in figura) oppure ad U o ad H, ed essere uniti al modulo fotovoltaico 10 e alla lastra 11 mediante un adesivo siliconico o una resina epossidica, come indicato con 15. The reinforcing elements 14 can be for example elements of aluminum or glass, for example with a C section (as in the figure) or U or H, and be joined to the photovoltaic module 10 and to the sheet 11 by means of a silicone adhesive or a epoxy resin, as indicated with 15.
Come detto, il liquido à ̈ fatto circolare con una certa pressione in un impianto chiuso. Il sistema di controllo dell'impianto prevederà sensori di pressione e un sistema di compensazione della pressione (elettrovalvole di carico/scarico) per mantenere la pressione del liquido all'interno di un intervallo di lavoro previsto. As mentioned, the liquid is circulated with a certain pressure in a closed system. The plant control system will include pressure sensors and a pressure compensation system (fill / drain solenoid valves) to keep the liquid pressure within a predicted working range.
Sensori di temperatura, preferibilmente posti in ciascun modulo almeno all’ingresso ed all’uscita del circuito del liquido termovettore, controllano che la temperatura del liquido fornito ai pannelli non superi una temperatura ottimale di funzionamento dei moduli fotovoltaici (per esempio la temperatura ambiente 10°C, o un valore prefissato, per esempio 45°C). Per garantire il raffreddamento ottimale, sarà previsto un sistema ausiliario dotato di scambiatore di calore, comandato da detti sensori, per il raffreddamento del liquido. Temperature sensors, preferably placed in each module at least at the inlet and outlet of the heat transfer liquid circuit, check that the temperature of the liquid supplied to the panels does not exceed an optimal operating temperature of the photovoltaic modules (for example the ambient temperature 10 ° C, or a predetermined value, for example 45 ° C). To ensure optimal cooling, an auxiliary system equipped with a heat exchanger, controlled by said sensors, will be provided for cooling the liquid.
Gli stessi e/o altri sensori di temperatura associati al modulo controlleranno inoltre che la temperatura del liquido uscente dai pannelli sia superiore alla soglia minima richiesta per l'uso dell'acqua calda sanitaria e attiveranno il sistema di circolazione del liquido termovettore solo in queste condizioni. The same and / or other temperature sensors associated with the module will also check that the temperature of the liquid leaving the panels is higher than the minimum threshold required for the use of domestic hot water and will activate the circulation system of the heat-carrying liquid only in these conditions. .
In una forma preferita di realizzazione, saranno previsti due sensori per ciascun modulo, uno in ingresso ed uno in uscita nel circuito del liquido termovettore, il primo sensore essendo utilizzato per controllare la temperatura ottimale di funzionamento dei moduli fotovoltaici e il secondo sensore per controllare che la temperatura del liquido uscente dai pannelli sia superiore alla soglia minima richiesta per la produzione di acqua calda sanitaria. In a preferred embodiment, two sensors will be provided for each module, one at the inlet and one at the outlet in the circuit of the heat carrier liquid, the first sensor being used to control the optimal operating temperature of the photovoltaic modules and the second sensor to check that the temperature of the liquid leaving the panels is higher than the minimum threshold required for the production of domestic hot water.
L'impianto potrà essere realizzato in modo che la struttura, ai fini dell'alimentazione con liquido di raffreddamento, sia suddivisa in sezioni comprendenti ognuna un certo numero di pannelli, dipendente dalla particolare applicazione, e ogni sezione sarà alimentata e controllata indipendentemente dalle altre. The system can be built in such a way that the structure, for the purpose of supplying the cooling liquid, is divided into sections each comprising a certain number of panels, depending on the particular application, and each section will be powered and controlled independently from the others.
La fig. 2A mostra le modalità di circolazione del liquido di raffreddamento all'interno di un pannello 1 e tra pannelli 1 adiacenti di una sezione, secondo una prima disposizione preferita. I pannelli 1 sono dotati di un tubo d'ingresso 16 per introdurre nella camera 13 il liquido proveniente da un pannello 1 precedente o da un condotto di alimentazione, e di un tubo di uscita 17 per raccogliere il liquido immesso nella camera 13 dal tubo 16 e trasferirlo al pannello 1 successivo o a un condotto di uscita. L'uscita del liquido dal tubo 16 e l'ingresso nel tubo 17 avvengono attraverso fori o ugelli radiali distribuiti sulla lunghezza dei tubi, come schematizzato nel disegno dalle frecce verticali. I tubi 16, 17 sono disposti lungo pareti opposte della camera 13, dette pareti essendo perpendicolari al modulo 10 e alla lastra 11 (per esempio sono portati da elementi del telaio 12, fig. 1), e sono aperti ad estremità opposte;inoltre, come si vede, la posizione dei tubi 16, 17 à ̈ continua in pannelli adiacenti ed à ̈ previsto che qualora i pannelli siano montati verticali o inclinati, il tubo 16 di ingresso del liquido freddo sia disposto orizzontale in alto ed il tubo 17 di uscita del liquido riscaldato sia disposto orizzontale in basso. Grazie a questa disposizione, secondo cui il tubo 16 à ̈ disposto ad un’altezza non inferiore a quella del tubo 17, sarà vantaggiosamente conseguita una distribuzione omogenea della temperatura nel pannello, senza che si formino zone più calde e altre più fredde, come avverrebbe se la disposizione fosse invertita ed il fluido termovettore freddo venisse introdotto dal basso, a causa dei moti convettivi del liquido all’interno della camera 13. Fig. 2A shows the modes of circulation of the coolant liquid inside a panel 1 and between adjacent panels 1 of a section, according to a first preferred arrangement. The panels 1 are equipped with an inlet pipe 16 to introduce the liquid coming from a previous panel 1 or from a supply duct into the chamber 13, and with an outlet pipe 17 to collect the liquid introduced into the chamber 13 by the pipe 16 and transfer it to the next panel 1 or to an outlet duct. The liquid comes out of the tube 16 and enters the tube 17 through holes or radial nozzles distributed along the length of the tubes, as shown in the drawing by the vertical arrows. The tubes 16, 17 are arranged along opposite walls of the chamber 13, said walls being perpendicular to the module 10 and to the plate 11 (for example they are carried by elements of the frame 12, fig. 1), and are open at opposite ends; moreover, as can be seen, the position of the pipes 16, 17 is continuous in adjacent panels and it is envisaged that if the panels are mounted vertically or inclined, the cold liquid inlet pipe 16 is arranged horizontally at the top and the outlet pipe 17 of the heated liquid is placed horizontally at the bottom. Thanks to this arrangement, according to which the pipe 16 is arranged at a height not lower than that of the pipe 17, a homogeneous temperature distribution in the panel will be advantageously achieved, without forming warmer and other colder areas, such as it would occur if the arrangement were reversed and the cold heat-carrying fluid were introduced from below, due to the convective motions of the liquid inside the chamber 13.
La fig. 2B mostra una disposizione alternativa della modalità di circolazione del liquido di raffreddamento all'interno di un pannello 1 e tra pannelli 1 adiacenti di una sezione. Secondo questa disposizione, la posizione dei tubi 16, 17 à ̈ invertita in pannelli adiacenti in modo da realizzare un percorso sostanzialmente a zig-zag lungo i pannelli di una sezione. Fig. 2B shows an alternative arrangement of the mode of circulation of the coolant within a panel 1 and between adjacent panels 1 of a section. According to this arrangement, the position of the tubes 16, 17 is reversed in adjacent panels so as to provide a substantially zig-zag path along the panels of a section.
Per consentire una distribuzione uniforme del liquido nella camera 13, gli elementi di rinforzo 14, che in figura si staccano da una delle pareti a cui sono associati i tubi 16, 17 e si estendono verso la parete opposta, possono avere estensione inferiore alla distanza tra tali pareti, in modo da non dividere la camera 13 in sottocamere isolate tra loro. In alternativa, gli elementi di rinforzo 14 potrebbero lasciare passaggi in corrispondenza di entrambe le pareti, oppure ancora elementi di rinforzo 14 successivi potrebbero staccarsi da pareti opposte in modo da definire una circolazione a zig-zag all'interno di ciascun pannello. Come ulteriore alternativa, i rinforzi 14 potrebbero estendersi attraverso tutta la camera ed essere dotati di aperture attraverso cui il liquido passa da una sottocamera ad un'altra. To allow a uniform distribution of the liquid in the chamber 13, the reinforcing elements 14, which in the figure detach from one of the walls to which the pipes 16, 17 are associated and extend towards the opposite wall, can have an extension smaller than the distance between such walls, so as not to divide the chamber 13 into sub-chambers isolated from each other. Alternatively, the reinforcing elements 14 could leave passages in correspondence of both walls, or again successive reinforcing elements 14 could detach from opposite walls so as to define a zig-zag circulation inside each panel. As a further alternative, the reinforcements 14 could extend throughout the chamber and be provided with openings through which the liquid passes from one sub-chamber to another.
La fig. 3 mostra una seconda forma di realizzazione del pannello secondo l'invenzione, indicato nel suo complesso con 2. Elementi analoghi a quelli della fig. 1 sono indicati con numeri di riferimento analoghi, inizianti con la cifra 2. Il pannello 2 si distingue dal pannello 1 per il fatto che davanti al modulo fotovoltaico 20 (cioà ̈ dal lato rivolto verso il sole) à ̈ disposta una lastra 30, montata parallela e ad una certa distanza dal modulo fotovoltaico 20 nel telaio 22, e dietro la lastra 21 à ̈ previsto un fondo di chiusura 31, ad esempio metallico. In questo modo il pannello comprende due ulteriori camere 32 (camera esterna) e 33 (camera interna), la prima delle quali contiene un fluido gassoso, quale aria o gas nobile, a fini di isolamento termico, mentre la seconda contiene un materiale isolante termico preferibilmente semirigido. Fig. 3 shows a second embodiment of the panel according to the invention, indicated as a whole with 2. Elements similar to those of fig. 1 are indicated with similar reference numbers, starting with the number 2. Panel 2 is distinguished from panel 1 by the fact that in front of the photovoltaic module 20 (i.e. on the side facing the sun) a plate 30 is arranged, mounted parallel to and at a certain distance from the photovoltaic module 20 in the frame 22, and behind the plate 21 there is a closing bottom 31, for example metallic. In this way the panel includes two further chambers 32 (external chamber) and 33 (internal chamber), the first of which contains a gaseous fluid, such as air or noble gas, for thermal insulation purposes, while the second contains a thermal insulating material. preferably semi-rigid.
L'uso di una lastra di vetro posta davanti a un modulo fotovoltaico di un pannello ibrido per proteggerlo da agenti atmosferici, polvere ecc. e per aumentare la resa termica riducendo le dispersioni frontali à ̈ prassi comune. La presenza di questa lastra contribuisce però ad un aumento della temperatura del modulo fotovoltaico, aggravando i problemi menzionati all'inizio. Il miglioramento dell'efficienza di raffreddamento ottenuto mediante la circolazione di liquido termovettore direttamente a contatto con il modulo fotovoltaico permette però di ovviare anche a questo riscaldamento supplementare. The use of a glass plate placed in front of a photovoltaic module of a hybrid panel to protect it from atmospheric agents, dust, etc. and to increase the thermal output by reducing the frontal dispersions is common practice. However, the presence of this plate contributes to an increase in the temperature of the photovoltaic module, aggravating the problems mentioned at the beginning. The improvement of the cooling efficiency obtained through the circulation of the heat-carrying liquid directly in contact with the photovoltaic module, however, also makes it possible to obviate this additional heating.
La fig. 4 mostra sotto forma di diagramma di flusso il funzionamento di una sezione di una struttura che impiega i pannelli secondo l'invenzione. Il primo passo 100 corrisponde all'impianto pronto per operare. In queste condizioni, come prima operazione si controlla che la pressione nel circuito del liquido di raffreddamento (o più precisamente, nella parte di circuito che alimenta i pannelli della sezione) sia all'interno di un intervallo di lavoro previsto, per esempio 0, 1 - 0,3 bar (passo 101). In caso negativo, si attiva il sistema di compensazione della pressione con elettrovalvola di carico/scarico (passo 102) e al passo 103 si controlla se la pressione à ̈ rientrata nell'intervallo di lavoro previsto. Se la compensazione non ha avuto effetto, si segnala un'avaria dell'impianto richiedendo l'intervento del servizio di assistenza (passo 104). L'impianto, o almeno la parte di impianto che alimenta la sezione considerata, sarà disattivato (passo 105). In caso di esito positivo del controllo del passo 102 (o di quello del passo 103, se il controllo del passo 102 aveva dato esito negativo) si controlla (passo 106) se la temperatura del liquido in uscita dal pannello à ̈ maggiore di una soglia minima Tstartper la produzione di acqua calda sanitaria (usualmente, Tstart= 30°C). In caso negativo, si ritorna all'inizio del ciclo, mentre in caso positivo si accende l'impianto di produzione di acqua calda sanitaria con relativa pompa di ricircolo (passo 107). Successivamente si ricontrolla che la pressione del liquido sia all'interno dell'intervallo di lavoro previsto (passo 108). In caso negativo, si ritorna al passo 102, mentre in caso positivo si controlla se la temperatura del liquido in ingresso ai moduli à ̈ maggiore della temperatura limite Tfvok(per esempio, Tfvok= 45°C) richiesta per il funzionamento ottimale dei moduli fotovoltaici (passo 109). In caso negativo, il ciclo riprende dall'inizio. In caso affermativo, si attiva un sistema di raffreddamento ausiliario a radiatore (passo 110) e si ripete il controllo sull'eventuale superamento della temperatura limite Tfvok(passo 111). Se la temperatura non supera la temperatura limite, si riprende il ciclo dall'inizio, altrimenti si torna al passo 104 segnalando l'avaria dell'impianto e arrestando il sistema. Fig. 4 shows in the form of a flow chart the operation of a section of a structure which uses the panels according to the invention. The first step 100 corresponds to the plant ready for operation. In these conditions, the first step is to check that the pressure in the coolant circuit (or more precisely, in the part of the circuit that feeds the panels of the section) is within an expected working range, for example 0, 1 - 0.3 bar (step 101). If not, the pressure compensation system with fill / drain solenoid valve is activated (step 102) and in step 103 it is checked whether the pressure has returned to the expected working range. If the compensation has not had any effect, a system failure is signaled by requesting the intervention of the assistance service (step 104). The plant, or at least the part of the plant that feeds the section considered, will be deactivated (step 105). In the event of a positive outcome of the control of step 102 (or of that of step 103, if the control of step 102 had given a negative result) it is checked (step 106) whether the temperature of the liquid leaving the panel is greater than a threshold minimum Tstart for the production of domestic hot water (usually, Tstart = 30 ° C). In the negative case, it returns to the beginning of the cycle, while in the positive case the domestic hot water production system is switched on with the relative recirculation pump (step 107). Subsequently, it is rechecked that the liquid pressure is within the expected working range (step 108). If not, it returns to step 102, while in the positive case it is checked whether the temperature of the liquid entering the modules is greater than the limit temperature Tfvok (for example, Tfvok = 45 ° C) required for optimal operation of the photovoltaic modules (step 109). If not, the cycle restarts from the beginning. If so, an auxiliary radiator cooling system is activated (step 110) and the check is repeated on the possible exceeding of the limit temperature Tfvok (step 111). If the temperature does not exceed the limit temperature, the cycle is restarted from the beginning, otherwise it returns to step 104 signaling the system failure and stopping the system.
E' evidente che quanto descritto à ̈ dato a titolo di esempio non limitativo e che ulteriori varianti e modifiche sono possibili senza uscire dal campo di protezione dell'invenzione, come definito dalle rivendicazioni che seguono. It is clear that what has been described is given by way of non-limiting example and that further variants and modifications are possible without departing from the scope of the invention, as defined by the following claims.
Claims (10)
Priority Applications (1)
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-
2009
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040025931A1 (en) * | 2002-08-09 | 2004-02-12 | S.I.E.M. S.R.L. | Solar panel for simultaneous generation of electric and thermal energy |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| RADZIEMSKA E: "Thermal performance of Si and GaAs based solar cells and modules: a review", PROGRESS IN ENERGY AND COMBUSTION SCIENCE, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, AMSTERDAM, NL, vol. 29, no. 5, 1 January 2003 (2003-01-01), pages 407 - 424, XP004444463, ISSN: 0360-1285 * |
| YE ZHANGBO ET AL: "The cooling technology of solar cells under concentrated system", POWER ELECTRONICS AND MOTION CONTROL CONFERENCE, 2009. IPEMC '09. IEEE 6TH INTERNATIONAL, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 17 May 2009 (2009-05-17), pages 2193 - 2197, XP031535488, ISBN: 978-1-4244-3556-2 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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