ITUD20090165A1

ITUD20090165A1 - Dispositivo fotovoltaico ad inseguimento

Info

Publication number: ITUD20090165A1
Application number: IT000165A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Comberlato
Original assignee: I M M M E S S A S Di Vettorato Gi Ulio E C
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2011-03-19

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"DISPOSITIVO FOTOVOLTAICO AD INSEGUIMENTO"

CAMPO DI APPLICAZIONE

II presente trovato si riferisce ad un dispositivo fotovoltaico ad inseguimento solare comprendente almeno un pannello fotovoltaico atto ad essere selettivamente movimentato per assumere una ottimale condizione condizione di esposizione ai raggi solari almeno in funzione del momento della giornata, ed eventualmente anche in funzione della stagione climatica.

STATO DELLA TECNICA

E' noto che l'efficienza di un pannello fotovoltaico dipende sostanzialmente dalle sue condizioni di esposizione ai raggi solari, ed, in particolare dall'angolo di incidenza dei raggi solari sulla sua superficie attiva.

Quando la superficie attiva del pannello solare risulta ortogonale alla direzione dei raggi solari, infatti, si ha l'efficienza migliore del pannello fotovoltaico .

Varie soluzioni sono state proposte nella tecnica per muovere il pannello solare in modo da disporlo in una posizione favorevole per ottimizzare le sue prestazioni .

Sono ad esempio noti dispositivi fotovoltaici ad inseguimento che comprendono un pannello solare associato a relativi mezzi di movimentazione sostanzialmente automatizzati ed atti ad inclinare e/o orientare i pannelli solari stessi per seguire la posizione del sole.

La movimentazione automatizzata del dispositivo noto avviene normalmente rispetto a due assi di rotazione, presentando cioè due gradi di libertà, per garantire un grado di incidenza ottimale dei raggi solari sulla superficie dei pannelli stessi. Un inconveniente dei dispositivi ad inseguimento noti è lo spazio notevole occupato dai mezzi di movimentazione dei pannelli, che rende necessario disporre di aree di installazione sufficientemente ampie, in particolare nel suddetto caso in cui i pannelli dei dispositivi ad inseguimento siano movimentabili rispetto a due assi, cioè presentino due gradi di libertà.

Un ulteriore inconveniente di tali dispositivi ad inseguimento associati ai dispositivi di movimentazione noti è il forte impatto visivo che essi generano, soprattutto se applicati sui tetti di edifici, quali ad esempio case, essendo molto ingombranti e poco mimetizzabili nell'ambiente circostante .

Un altro inconveniente è legato al peso significativo di questi dispositivi di movimentazione, che necessitano di superiici di appoggio molto solide e stabili per essere sostenuti in condizioni di sicurezza.

Un ulteriore inconveniente è la complessità e difficoltà di installazione dei dispositivi fotovoltaici ad inseguimento solare, legate alle dimensioni dei mezzi di movimentazione e ai loro pesi.

Uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un impianto fotovoltaico ad inseguimento che mantenga ingombri ridotti, consentendo un ottimale inseguimento della posizione del sole durante il giorno, e sia di semplice installazione. Altro scopo è quello di utilizzare un dispositivo di movimentazione di semplice costruzione e funzionamento, robusto in termini di durata e facilmente manutenzionabile, nonché facilmente utilizzabile per l'azionamento di più pannelli disposti in schiera.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nella rivendicazione indipendente.

Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato, o varianti dell'idea di soluzione principale.

In accordo con i suddetti scopi, un dispositivo fotovoltaico ad inseguimento solare comprende almeno un pannello fotovoltaico ruotabile sia rispetto ad un primo asse, che rispetto ad un secondo asse angolato rispetto al primo, un primo meccanismo di movimentazione comprendente almeno un primo motore od attuatore ed una pluralità di primi elementi di trasmissione, atti a far ruotare detto pannello fotovoltaico rispetto al primo asse, ed un secondo meccanismo di movimentazione comprendente almeno un secondo motore od attuatore ed una pluralità di secondi elementi di trasmissione, atti a far ruotare il pannello fotovoltaico rispetto al secondo asse.

Secondo un aspetto caratteristico del presente trovato, il primo ed il secondo meccanismo di movimentazione sono associati ad uno stesso organo di trasmissione che si estende prevalentemente lungo il primo asse e che è collegato a detto pannello fotovoltaico tramite un sistema di leveraggi, in cui almeno parte dell'organo di trasmissione, dei primi elementi di trasmissione e dei secondi elementi di trasmissione sono disposti all'interno di uno stesso alloggiamento scatolare di dimensioni contenute. Per dimensioni contenute si intende un parallelepipedo avente almeno due dimensioni inferiori a 0,5 m, e la terza nell'intorno di 1 m. Il peso è nell'ordine di 30-70 kg, vantaggiosamente nell'intorno di 50 kg.

Secondo una variante del presente trovato, l'organo di trasmissione è una barra filettata.

Secondo un'altra variante del presente trovato, i primi elementi di trasmissione ed i secondi elementi di trasmissione sono configurati per trasferire all'organo di trasmissione un moto, rispettivamente, rotatorio attorno al primo asse e traslatorio lungo tale primo asse.

Secondo un'ulteriore variante del presente trovato, il sistema di leveraggi è atto a trasformare il moto rotatorio dell'organo di trasmissione in una prima rotazione del pannello fotovoltaico rispetto al primo asse e il moto traslatorio dell'organo di trasmissione in una seconda rotazione del pannello fotovoltaico rispetto al secondo asse.

In una soluzione del presente trovato, il primo meccanismo di movimentazione ed il secondo meccanismo di movimentazione sono alternativamente azionabili, essendo possibile una sola movimentazione del pannello fotovoltaico alla volta.

Secondo un'ulteriore variante, i primi elementi di trasmissione e i secondi elementi di trasmissione comprendono, ciascuno, almeno un'asta a sezione poligonale posta in rotazione dal rispettivo motore ed almeno una ruota dentata, attraversata centralmente dalla barra filettata, cooperante con la rispettiva asta e da essa posta in rotazione.

Secondo un'altra variante del presente trovato, i primi elementi di trasmissione comprendono, inoltre, una boccola interposta tra la barra filettata e la ruota dentata e resa solidale a tale ruota dentata mediante una chiavetta, per il trasferimento del moto rotatorio alla barra filettata.

Secondo un'altra variante del presente trovato, i secondi elementi di trasmissione comprendono, inoltre, una boccola filettata interposta tra la barra filettata e la ruota dentata, atta al trasferimento del moto traslatorio a tale barra filettata.

Secondo un'ulteriore variante, il dispositivo fotovoltaico ad inseguimento solare comprende un tubo cilindrico, coassiale alla barra filettata e da essa attraversata, sul quale è montato il sistema di leveraggi.

Secondo un'ulteriore variante, il sistema di leveraggi comprende una pluralità di leve incernierate tra loro una di seguito all'altra, in sequenza, ed è almeno parzialmente fissato sia ad un'estremità del tubo cilindrico che ad un'estremità della barra mobile.

In un'ulteriore soluzione, l'asta a sezione poligonale è passante rispetto alla rispettiva ruota dentata e si collega ad almeno un altro, vantaggiosamente a più, dispositivi adiacenti per movimentare il relativo pannello con uno stesso attuatore.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la fig. 1 è una vista frontale di un edificio, sul tetto del quale è installato un impianto fotovoltaico ad inseguimento secondo il presente trovato;

- la fig. 2 è una vista frontale di un dispositivo fotovoltaico ad inseguimento solare secondo il presente trovato;

- la fig. 3 è una vista dall'alto di un particolare del dispositivo di fig. 2;

- la fig. 4 è una vista assonometrica parziale di un dispositivo fotovoltaico ad inseguimento solare secondo il presente trovato;

la fig. 5 è una vista di assonometrica parziale di un dispositivo fotovoltaico ad inseguimento solare associato ad altri due dispositivi fotovoltaici;

la fig. 6 è una vista assonometrica di una pluralità di dispositivi fotovoltaici ad inseguimento solare collegati tra loro.

DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERENZIALE DI

REALIZZAZIONE

Con riferimento alle figg. allegate, un dispositivo fotovoltaico 10 ad inseguimento solare comprende, nel caso di specie, un pannello fotovoltaico 11 per la captazione dell'energia solare incidente, un primo meccanismo di movimentazione 17, atto a far ruotare il pannello fotovoltaico 11 rispetto ad un primo asse Y, sostanzialmente ortogonale al suolo, ed un secondo meccanismo di movimentazione 18, atto a far ruotare il pannello fotovoltaico 11 rispetto ad un secondo asse X, sostanzialmente parallelo al suolo.

Qui e nel seguito della descrizione, con il termine suolo, e quindi parallelo ed ortogonale ad esso, si intende il piano di appoggio del dispositivo, sia esso un tetto, anche spiovente, una superficie rialzata, od altro ancora.

Nella soluzione illustrata nelle figg. allegate, il pannello fotovoltaico 11 è sostenuto inferiormente, cioè sulla superficie opposta a quella di ricezione delle radiazioni solari, da un telaio 12, con funzione di irrigidimento e supporto del pannello 11 stesso.

Tale telaio 12, come illustrato in figg. 1 e 6, comprende una pluralità di elementi lineari 12a disposti sostanzialmente parallelamente tra loro, opportunamente distanziati e collegati da un elemento trasversale 13.

La rotazione del pannello 11 rispetto al primo asse Y, mediante il primo meccanismo di movimentazione 17, consente una regolazione del suo orientamento a seconda della traiettoria percorsa dal sole nel corso della giornata.

La rotazione del pannello 11 rispetto al secondo asse X, mediante il secondo meccanismo di movimentazione 17 consente, invece, un'opportuna regolazione della sua inclinazione rispetto al suolo, a seconda della posizione del sole rispetto all'orizzonte.

Il primo meccanismo di movimentazione 17 comprende un primo motore 19 ed una pluralità di primi elementi di trasmissione del moto.

Il secondo meccanismo di movimentazione 18 comprende un secondo motore 21 ed una pluralità di secondi elementi di trasmissione del moto.

Con il termine motore si intende, qui e nel seguito, un generico attuatore, di tipo idraulico, pneumatico, elettrico od altro.

I primi e secondi elementi di trasmissione del moto comprendono, ciascuno, un gruppo riduttore, rispettivamente, 22 e 23, collegati ai rispettivi motori, 19 e 21, un'asta, rispettivamente 24 e 35 a sezione poligonale posta in rotazione dal motore associato, rispettivamente, 19 e 21, ed una ruota dentata, rispettivamente, 25 e 36, cooperante con la rispettiva asta, 24 e 35, e da essa posta in rotazione.

Le ruote dentate 25 e 36 sono entrambe montate su una stessa barra filettata 14, che si estende prevalentemente lungo il primo asse Y e che è collegata al pannello fotovoltaico 11 tramite un sistema di leveraggi 20.

Tale barra filettata 14 è atta a trasmettere il moto proveniente, alternativamente, dal primo meccanismo di movimentazione 17 o dal secondo meccanismo di movimentazione 18, al pannello fotovoltaico 11.

Infatti, il primo meccanismo di movimentazione 17 ed il secondo meccanismo di movimentazione 18 sono selettivamente azionabili uno rispetto all'altro, essendo possibile una sola movimentazione del pannello fotovoltaico 11 alla volta.

Tra la barra filettata 14 e la ruota dentata 25 si interpone una boccola 26, resa solidale a tale ruota dentata 25 mediante una chiavetta. Mediante la boccola 26, la ruota dentata 25, posta in rotazione, trasferisce alla barra filettata 14 un moto rotatorio "m" attorno al primo asse Y, riportato in fig. 2.

Tra la barra filettata 14 e la ruota dentata 36 si interpone, invece, una boccola filettata 34, atta a trasformare il moto rotatorio della ruota dentata 36 in un moto traslatorio "n" della barra filettata 14 che determina il sollevamento o abbassamento della barra filettata 14 stessa.

La barra filettata 14 attraversa un tubo cilindrico 15 ad essa coassiale ed è almeno parzialmente sporgente da tale tubo cilindrico 15.

Sul tubo cilindrico 15 è montato il sistema di leveraggi 20 mediante una boccola 39.

Tale sistema di leveraggi 20 collega il pannello fotovoltaico 11 alla barra filettata 14 e consente di trasformare il moto rotatorio "m" della barra filettata 14 nella rotazione del pannello fotovoltaico 11 rispetto al primo asse Y ed il moto traslatorio "n" della barra filettata 14 nella rotazione del pannello 11 rispetto al secondo asse X, provocando l'inclinazione del pannello 11. Il sistema di leveraggi 20 comprende una pluralità di leve 27, nel caso di specie quattro, opportunamente incernierate tra loro, una di seguito all'altra, in sequenza.

Il dispositivo fotovoltaico ad inseguimento solare comprende pure, del caso di specie, una coppia di staffe di appoggio 29, per sostenere il dispositivo. Tali staffe 29 sono opportunamente scelte tra diverse tipologie di staffe disponibili in commercio, in base al luogo di applicazione del dispositivo 10, per consentire un montaggio stabile del dispositivo fotovoltaico 10 sulla superficie predisposta per l'installazione.

Superiormente alle staffe di appoggio 29 è presente un alloggiamento scatolate 16, di dimensioni contenute, sul quale sono montate le staffe 29. Su tale alloggiamento scatolare 16 è possibile montare qualsiasi tipologia di staffa 29 senza apportare alcuna modifica all'alloggiamento scatolare 16.

All'interno dell'alloggiamento scatolare 16 sono racchiusi parzialmente il primo ed il secondo meccanismo di movimentazione, rispettivamente 17 e 18, ai fini di protezione dagli ageti atmosferici od altro.

In particolare, l'alloggiamento scatolare 16 racchiude una porzione della barra filettata 14, una porzione di ciascuna asta, 24 e 35, e le due ruote dentate 25 e 36.

Nella soluzione illustrata nelle figure allegate, infatti, il primo meccanismo di movimentazione 17 ed il secondo meccanismo di movimentazione 18 hanno dimensioni contenute e sono in posizione ravvicinata tra loro, minimizzando, in questo modo, l'ingombro del dispositivo fotovoltaico 10.

Secondo una particolare forma di realizzazione, l'ingombro del dispositivo fotovoltaico 10 è sostanzialmente pari a 0.3 m x 0.3 m x l m ed il suo peso è sostanzialmente pari a 50 kg, ciò non escludendo la possibilità che il dispositivo fotovoltaico 10 presenti, secondo altre forme di realizzazione, un ingombro ed un peso diversi.

Come illustrato nelle figg. 5 e 6, è pure possibile collegare tra loro una pluralità di dispositivi fotovoltaici 10 ad inseguimento utilizzando i due soli motori 19 e 21, opportunamente dimensionati, per la movimentazione simultanea di tutti i dispositivi fotovoltaici 10 rispetto agli assi X ed Y.

Il collegamento di ciascuna coppia di dispositivi fotovoltaici è realizzato mediante alberi di trasmissione 37 e 38, movimentati, rispettivamente dal motore 19 e dal motore 21.

La fig. 1 illustra una possibile applicazione di una pluralità di dipositivi fotovoltaici 10 al tetto di un edificio. Tali dispositivi 10 sono tutti inclinati ed orientati allo stesso modo.

È chiaro che al dispositivo fotovoltaico ad inseguimento fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato. È anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potrà senz'altro realizzare molte altre forme equivalenti di dispositivo fotovoltaico ad inseguimento, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell'ambito di protezione da esse definito.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo fotovoltaico ad inseguimento solare comprendente almeno un pannello fotovoltaico (11) ruotabile sia rispetto ad un primo asse (Y), che rispetto ad un secondo asse (X) angolato rispetto al primo, un primo meccanismo di movimentazione (17), comprendente almeno un primo motore od attuatore (19) ed una pluralità di primi elementi di trasmissione (22, 24, 25, 26), atti a far ruotare detto pannello (11) rispetto al primo asse (Y), ed un secondo meccanismo di movimentazione (18), comprendente almeno un secondo motore od attuatore (21) ed una pluralità di secondi elementi di trasmissione (23, 34, 35, 36), atti a far ruotare il pannello (11) rispetto al secondo asse (X), caratterizzato dal fatto che detto primo e detto secondo meccanismo di movimentazione (17, 18) sono associati ad uno stesso organo di trasmissione (14) che si estende prevalentemente lungo detto primo asse (Y) e che è collegato a detto pannello fotovoltaico (11) tramite un sistema di leveraggi (20), in cui almeno parte di detto organo di trasmissione (14), di detti primi elementi di trasmissione (22, 24, 25, 26) e di detti secondi elementi di trasmissione (23, 34, 35, 36) sono disposti all'interno di uno stesso alloggiamento scatolare (16) di dimensioni contenute.
2. Dispositivo fotovoltaico ad inseguimento solare come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto organo di trasmissione (14) è una barra filettata.
3. Dispositivo fotovoltaico ad inseguimento solare come nella rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti primi elementi di trasmissione (22, 24, 25, 26) e detti secondi elementi di trasmissione (23, 34, 35, 36) sono configurati per trasferire all'organo di trasmissione (14) un moto, rispettivamente, rotatorio ("m") attorno a detto primo asse (Y) e traslatorio ("n") lungo detto primo asse (Y).
4. Dispositivo fotovoltaico ad inseguimento solare come nella rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto sistema di leveraggi (20) è atto a trasformare detto moto rotatorio ("m") dell'organo di trasmissione (14) in una prima rotazione del pannello fotovoltaico (11) rispetto a detto primo asse (Y) e detto moto traslatorio ("n") dell'organo di trasmissione (14) in una seconda rotazione del pannello fotovoltaico (11) rispetto a detto secondo asse (X).
5. Dispositivo fotovoltaico ad inseguimento solare come in una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto primo meccanismo di movimentazione (17) e detto secondo meccanismo di movimentazione (18) sono alternativamente azionabili, essendo possibile una sola movimentazione del pannello fotovoltaico (11) alla volta.
6. Dispositivo fotovoltaico ad inseguimento solare come in una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti primi elementi di trasmissione e detti secondi elementi di trasmissione comprendono ciascuno almeno un'asta (24, 35) a sezione poligonale posta in rotazione dal rispettivo motore (19, 21) ed almeno una ruota dentata (25, 36), attraversata centralmente dalla barra filettata (14), cooperante con la rispettiva asta (24, 35) e da essa posta in rotazione.
7 . Dispositivo fotovoltaico ad inseguimento solare come nella rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti primi elementi di trasmissione comprendono, inoltre, una boccola (26) interposta tra la barra filettata (14) e la ruota dentata (25) e resa solidale a tale ruota dentata (25) mediante una chiavetta, per il trasferimento del moto rotatorio ("m") a detta barra filettata (14).
8. Dispositivo fotovoltaico ad inseguimento solare come nella rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti secondi elementi di trasmissione comprendono, inoltre, una boccola filettata (34) interposta tra la barra filettata (14) e la ruota dentata (36), atta al trasferimento del moto traslatorio ("n") a detta barra filettata (14).
9. Dispositivo fotovoltaico ad inseguimento solare come nella rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette aste (24, 35) a sezione poligonale è passante rispetto alla rispettiva ruota dentata (25, 36) e si collega almeno ad un altro dispositivo fotovoltaico adiacente, per movimentare il relativo pannello (11) con lo stesso attuatore (19, 21).
10. Dispositivo fotovoltaico ad inseguimento solare come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il sistema di leveraggi (20) comprende una pluralità di leve (27) incernierate tra loro una di seguito all'altra, in sequenza, ed è almeno parzialmente fissato sia ad un'estremità del tubo cilindrico (15) che ad un'estremità della barra filettata (14).