ITTO20110391A1 - Modulo fotovoltaico a concentrazione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

"MODULO FOTOVOLTAICO A CONCENTRAZIONE"

La presente invenzione è relativa ad un modulo fotovoltaico a concentrazione.

Sono noti moduli fotovoltaici a concentrazione in cui un involucro di supporto e contenimento porta una pluralità di unità di generazione di corrente elettrica ciascuna delle quali comprende un elemento concentratore dei raggi solari (ad esempio costituito da una lente di Fresnel) ed un gruppo cella solare che riceve i raggi solari focalizzati convertendoli in corrente elettrica. Le lenti di Fresnel sono normalmente fissate su rispettive aperture realizzate su una parete anteriore dell'involucro mentre i gruppi cella solare sono alloggiati all'interno dell'involucro e sono interconnessi da linee elettriche che si estendono all'interno dell'involucro. L'involucro - ad esempio realizzato in materiale metallico - deve garantire una elevata rigidità strutturale e deve inoltre essere di tipo stagno per proteggere i componenti ottici, elettrici ed opto-elettronici dagli agenti atmosferici che inevitabilmente agiscono sull'involucro.

Secondo l'arte nota la sostituzione-manutenzione di un (o più) gruppo cella solare è impossibile o è una operazione estremamente scomoda che necessita la apertura dell'involucro stesso, operazione che viene normalmente svolta disaccoppiando tra di loro parti strutturali dell'involucro .

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un impianto fotovoltaico a concentrazione in cui la rimozione per sostituzione-manutenzione di uno o più gruppi cella solare sia una operazione estremamente facile, che possa essere realizzata senza smontare parti strutturali dell'involucro stesso e senza l'ausilio di attrezzature speciali.

Il precedente scopo è raggiunto dalla presente invenzione in quanto questa è relativa ad un modulo fotovoltaico a concentrazione comprendente: un involucro di supporto e contenimento per una pluralità di unità di generazione di corrente elettrica ciascuna delle quali comprende un elemento concentratore dei raggi solari ed un gruppo cella solare che riceve i raggi solari focalizzati convertendoli in corrente elettrica; detto involucro di supporto essendo limitato da una parete anteriore provvista di aperture anteriori passanti alloggianti rispettivi elementi concentratori, da una parete posteriore opposta alla parete anteriore e da pareti laterali, caratterizzato dal fatto che la parete posteriore presenta, per ogni apertura anteriore passante, una rispettiva apertura posteriore passante alloggiante una porzione di un rispettivo gruppo cella solare il quale è portato dalla parete posteriore; ciascun gruppo cella solare è provvisto di un sistema di vincolo di tipo rilasciabile per ottenere la separazione del gruppo dalla parete posteriore e dai collegamenti elettrici per consentire l'estrazione del gruppo cella solare dall'involucro, ad esempio per effettuare la sostituzione - manutenzione del gruppo stesso.

L'invenzione verrà ora illustrata con riferimento ai disegni allegati che ne rappresentano una preferita forma di realizzazione non limitativa in cui:

la figura 1 illustra, in vista prospettica anteriore, un modulo fotovoltaico realizzato secondo i dettami della presente invenzione;

la figura 2 illustra, in vista prospettica posteriore, un modulo fotovoltaico realizzato secondo i dettami della presente invenzione;

la figura 3 illustra, in vista prospettica ed in scala ingrandita, un particolare del modulo di figura 1;

la figura 4 illustra in vista prospettica una porzione del modulo di figura 1;

la figura 5 illustra in vista prospettica esplosa il modulo secondo la presente invenzione;

la figura 6 illustra una sezione di una porzione del modulo di figura 1.

Nelle figura 4 e 5 è indicato con 1, nel suo insieme, un modulo fotovoltaico a concentrazione comprendente un involucro di supporto e contenimento 3 per una pluralità di unità di generazione 5 di corrente elettrica ciascuna delle quali comprende un elemento concentratore dei raggi solari 7 (di tipo noto, ad esempio una lente di Fresnel) ed un gruppo cella solare 10 che riceve i raggi solari su esso focalizzati convertendoli in corrente elettrica.

L'involucro di supporto 3 (si veda la figura 5) presenta forma di parallelepipedo ed è limitato da una parete metallica anteriore rettangolare piana 12 provvista di aperture anteriori passanti circolari o rettangolari 13 alloggianti rispettive lenti di Fresnel 7, da una parete metallica posteriore rettangolare 14 (piana nell'esempio) opposta alla parete anteriore 12 e da quattro da pareti laterali metalliche 16a, 16b e 17a, 17b anche esse rettangolari (piane nell'esempio illustrato). Tipicamente -ma non esclusivamente - le pareti metalliche sono realizzate in alluminio e sono collegate tra di loro mediante incollaggio e clinciatura. Nell'esempio illustrato, inoltre, ciascuna parete anteriore rettangolare 12 presenta ventiquattro aperture 13 (circolari nell'esempio ma la forma può essere diversa) disposte secondo una struttura a matrice ad esempio raggruppate in due colonne di dodici aperture 13.

I bordi perimetrali di ciascuna lente di Fresnel 7 sono collegati con i bordi della rispettiva apertura 13 mediante l'interposizione di uno strato di adesivo (non illustrato per semplicità) che supporta la lente ed impedisce l'ingresso di agenti atmosferici all'interno della cavità a forma di parallelepipedo delimitata dall'involucro 3.

L'involucro di supporto 3 è provvisto internamente di una struttura di irrigidimento di tipo reticolare 20 atta ad impedire la torsione e la flessione dell'involucro stesso. Ad esempio la struttura di irrigidimento 20 può comprendere una pluralità di strutture a cornice rettangolare 21 (figura 4) ciascuna delle quali porta due elementi rettilinei 22 estendenti da spigoli opposti della struttura a cornice rettangolare 21 secondo una disposizione ad X. Le strutture a cornice rettangolare 21 sono equi - spaziate lungo l'asse longitudinale dell'involucro 3 e sono collegate alle 4 pareti principali dell'involucro tramite incollaggio.

Ciascun gruppo cella solare 10 (figura 3) comprende almeno un elemento dissipatore metallico 25 (tipicamente a forma di parallelepipedo e realizzato in fusione di lega leggera e comprendente una pluralità di alette 26 parallele tra di loro), una cella solare rettangolare piana (non illustrata - tipicamente a tripla giunzione e di tipo noto) portata dall'elemento dissipatore 25 e disposta -mediante l'interposizione uno strato di adesivo, un distributore di calore ed un foglio isolante non illustrati - sulla superficie superiore 28 dell'elemento dissipatore 25 ed un elemento tubolare troncoconico 39 portato indirettamente dall'elemento dissipatore 25 e montato con asse perpendicolare alla superficie 28.

L'elemento tubolare troncoconico 39 è provvisto di una superficie interna riflettente a specchio atta a convogliare la radiazione luminosa proveniente da una rispettiva lente di Fresnel 7 sulla cella solare.

All'interno dell'involucro 3, fissate ad esso tramite incollaggio con resine isolanti o tramite viti elettricamente isolate (non illustrate), si estendono una pluralità di linee elettriche (BUS 36) che sono isolate rispetto all'involucro metallico ed interconnettono elettricamente i vari gruppi 10 secondo schemi di connessione di tipo noto; ciascun BUS 36 è formato da una pluralità di conduttori elettrici in forma di piastra allungata 38 ciascuno dei quali presenta porzioni di estremità 38a, 38b collegate con i due terminali elettrici di uscita di un rispettivo gruppo cella solare 10 tramite viti (figura 6) si estendo attraverso l'elemento dissipatore 25 e che possono essere azionate dall'esterno dell'involucro 3.

Secondo la presente invenzione, la parete posteriore 14 presenta, per ogni apertura anteriore passante 13, una rispettiva apertura posteriore passante 30.

Tipicamente la apertura posteriore 30 presenta diametro minore rispetto al diametro della apertura anteriore 13; i diametri delle due aperture 13, 30 giacciono sulla stesso asse R perpendicolare alla pareti 12 e 14.

Ogni apertura posteriore 30 alloggia una porzione intermedia di un rispettivo gruppo cella solare 10 il quale è portato dalla parete posteriore 14 ed è disposto coassiale all'asse R; in particolare, ciascun gruppo cella solare 10 è provvisto di un sistema di vincolo 32 di tipo rilasciabile configurato per ottenere la separazione del gruppo dalla parete posteriore 14 per consentire l'estrazione del gruppo cella solare 10 dall'involucro, ad esempio per effettuare la sostituzione del gruppo 10 stesso.

Il sistema di vincolo 32 consente inoltre il disaccoppiamento dei terminali di ogni gruppo cella solare 10 dalle porzioni di estremità 38a,38b consentendo il disaccoppiamento dei gruppi cella solare 10 dal BUS 36.

Il sistema di vincolo 32 - nell'esempio di realizzazione illustrato - realizza un collegamento tra la parete posteriore 14 e l'elemento dissipatore 25 che, in uso, sporge dalla parete 14 verso l'esterno dell'involucro, e realizza inoltre un collegamento tra gli elementi del BUS 36 ed il gruppo cella solare 10. Ad esempio, il sistema di vincolo 32 - in una variante estremamente semplice - può comprendere una pluralità di viti 34 (figura 3) atte a collegare l'elemento dissipatore alla parete posteriore 14. La testa di ciascuna vite 34 è atta ad impegnare una sede ribassata (non illustrata) realizzata nel dissipatore 25 mentre il gambo filettato è atto ad impegnare un foro filettato (figura 3) realizzato in prossimità di un bordo perimetrale della apertura posteriore 30. Il sistema di vincolo 32 potrebbe essere anche realizzato mediante una diversa tecnologia, ad esempio l'elemento dissipatore potrebbe essere provvisto di una porzione tubolare filettata (non illustrata) avvitabile sulla parete posteriore 14 oppure una porzione tubolare (non illustrata) provvista di mezzi per un montaggio a baionetta della porzione tubolare sulla parete posteriore 14.

In questo modo, la rimozione per sostituzionemanutenzione di uno o più gruppi cella solare è una operazione estremamente facile, che può essere realizzata senza smontare parti strutturali dell'involucro stesso e senza l'ausilio di attrezzature speciali.

Tale operazioni si svolgono facilmente svitando le viti che collegano il dissipatore 25 alla parete posteriore 14 ed eliminando le viti di collegamento tra il gruppo cella solare 10 ed le porzioni di estremità 38a,38b.

Le pareti laterali 16a, 16b sono rettangolari (tipicamente piane) e prive di elementi che sporgono dalle pareti stesse verso l'esterno e sono configurate per portare elementi di interconnessione atti a realizzare lo stabile collegamento di due pareti accostate ed il collegamento tra due involucri 3 affiancati tra di loro.

Con maggior dettaglio, cui ciascuna parete di collegamento definisce una flangia anulare perimetrale F (figure 4 e 5) provvista di aperture per l'alloggiamento di viti che consentono il collegamento di flange adiacenti e quindi di pareti di collegamento adiacenti.

In questo modo, l'involucro 3 di forma di parallelepipedo realizza un modulo accoppiabile con altri moduli ad esso contigui per realizzare un impianto fotovoltaico di tipo modulare (si vedano le figure 1 e 2) le cui dimensioni possono essere modificate componendo un numero diverso di moduli tra di loro (nell'esempio illustrato sono rappresentati 12 moduli).

I moduli 1 possono essere convenientemente supportati da una struttura a colonna verticale 50 (di tipo noto -figura 1 e 2) provvista di un braccio orizzontale 52 che porta i moduli 1 interconnessi tra di loro. Il braccio orizzontale 52 è provvisto di una serie di attuatori 53 (anche essi di tipo noto e pertanto non illustrati) che realizzano la rotazione dei moduli 1 attorno ad un asse orizzontale ed attorno ad un asse verticale al fine di seguire il movimento del sole.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. - Modulo fotovoltaico a concentrazione comprendente: un involucro di supporto e contenimento (3) per una pluralità di unità di generazione (5) di corrente elettrica ciascuna delle quali comprende un elemento concentratore dei raggi solari (7) ed un gruppo cella solare (10) che riceve i raggi solari focalizzati convertendoli in corrente elettrica; detto involucro di supporto (3) essendo limitato da una parete anteriore (12) provvista di aperture anteriori passanti (13) alloggianti rispettivi elementi concentratori (7), da una parete posteriore (14) opposta alla parete anteriore (12) e da pareti laterali (16a,16b;17a,17b), caratterizzato dal fatto che la parete posteriore (14) presenta, per ogni apertura anteriore passante (13), una rispettiva apertura posteriore passante (30) alloggiante una porzione di un rispettivo gruppo cella solare (10) il quale è portato dalla parete posteriore (14); ciascun gruppo cella solare (10) è provvisto di un sistema di vincolo (32) di tipo rilasciabile per ottenere la separazione del gruppo dalla parete posteriore (14) per consentire l'estrazione del gruppo cella solare dall'involucro, ad esempio per effettuare la sostituzione -manutenzione del gruppo stesso. 2.- Modulo secondo la rivendicazione 1, in cui detto gruppo cella solare comprende almeno un elemento dissipatore (25), una cella solare portata dall'elemento dissipatore; detto elemento dissipatore (25) essendo portato dalla detta parete posteriore (14) ed estendendosi verso l'esterno del detto involucro di supporto (3). 3.- Modulo secondo la rivendicazione 2, in cui il sistema di vincolo realizza un collegamento strutturale tra il detto elemento dissipatore (25) e detta parete posteriore (14) ed un collegamento elettrico tra terminali elettrici del gruppo cella solare (10) ed un BUS (36) che si estende all'interno dell'involucro. 4.- Modulo secondo la rivendicazione 3, in cui i il sistema di vincolo comprende viti (34) atte a collegare detto elemento dissipatore (25) alla detta parete posteriore (14) e altre viti per collegare il gruppo cella solare (10) agli elementi del BUS (36). 5.- Modulo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto involucro di supporto (3) presenta forma di parallelepipedo ed è limitato da una parete anteriore rettangolare (12) provvista di aperture anteriori passanti circolari (13) alloggianti rispettivi elementi concentratori (7), da una parete posteriore rettangolare (14) opposta alla parete anteriore (12) e da pareti laterali anche esse rettangolari (16a,16b;17a, 17b). 6.- Modulo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto involucro di supporto (3) è provvisto internamente di una struttura di irrigidimento 7.- Modulo secondo la rivendicazione 6, in cui la struttura di irrigidimento (20) è di tipo reticolare. 8.- I Modulo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui sono previsti BUS di alimentazione elettrica (36) che interconnettono i vari gruppi cella solare (10); un BUS essendo formato da una pluralità di conduttori elettrici in forma di piastra allungata (38) ciascuno dei quali presenta porzioni di estremità (38a,38b) collegate con terminali elettrici di uscita di un gruppo cella solare. 9.- Modulo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto involucro di supporto presenta forma di parallelepipedo ed è delimitato da almeno una coppia di pareti laterali opposte di collegamento, prive di elementi che sporgono dalle pareti stesse verso l'esterno; detto involucro di forma di parallelepipedo realizzando un modulo accoppiabile con altri moduli ad esso contigui; dette pareti di collegamento essendo configurate per portare elementi di interconnessione atti a realizzare lo stabile collegamento di due pareti affacciate ed il collegamento tra due moduli. 10.- Modulo secondo la rivendicazione 9, in cui ciascuna parete di collegamento definisce una flangia anulare perimetrale (F) provvista di aperture per l'alloggiamento di elementi di collegamento tra pareti di collegamento adiacenti.