ITVR20080097A1 - MODULAR DEVICE FOR SUPPORTING SOLAR PANELS AND ITS SYSTEM - Google Patents
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Description
Descrizione Description
“DISPOSITIVO MODULARE PER IL SUPPORTO DI PANNELLI SOLARI E RELATIVO IMPIANTO†⠀ œMODULAR DEVICE FOR SUPPORTING SOLAR PANELS AND RELATED SYSTEMâ €
La presente invenzione si riferisce ad una dispositivo modulare per il supporto di pannelli atti allo sfruttamento dell’energia solare, quali ad esempio pannelli fotovoltaici, pannelli solari termici, concentratori solari, e ad un impianto realizzato con uno o più dispositivi modulari. Più in particolare si tratta di un dispositivo galleggiante atto ad essere posizionato su bacini d’acqua e collegabile a dispositivi analoghi, e di un impianto galleggiante così creato che sfrutti l’energia solare per trasformarla in energia elettrica. The present invention refers to a modular device for supporting panels suitable for exploiting solar energy, such as for example photovoltaic panels, thermal solar panels, solar concentrators, and to a system made with one or more modular devices. More specifically, it is a floating device designed to be positioned on water basins and connectable to similar devices, and a floating system created in this way that uses solar energy to transform it into electricity.
Come noto, al fine di ridurre l’inquinamento per la produzione di energia, si sfruttano sempre più le fonti di energia rinnovabile; in particolare, grazie alla continua ricerca nel settore fotovoltaico, si cerca di massimizzare lo sfruttamento dell’energia solare, ad esempio mediante impianti con pannelli fotovoltaici. As is known, in order to reduce pollution for energy production, renewable energy sources are increasingly exploited; in particular, thanks to continuous research in the photovoltaic sector, attempts are made to maximize the exploitation of solar energy, for example by means of systems with photovoltaic panels.
Per produrre un’accettabile quantità di energia elettrica, à ̈ necessario disporre di un elevato numero di pannelli che, nel loro insieme, creino una superficie piuttosto estesa di celle fotovoltaiche; ne segue dunque la necessità di individuare siti idonei per ridurre l’impatto ambientale. To produce an acceptable quantity of electricity, it is necessary to have a large number of panels which, taken together, create a rather large surface area of photovoltaic cells; it follows therefore the need to identify suitable sites to reduce the environmental impact.
A tale scopo si sfruttano superfici altrimenti non utilizzabili, quali le superfici d’acqua, come il mare, i laghi, ed altri bacini di natura particolare, come i laghi di cava o gli invasi d’irrigazione. Su tali superfici i pannelli fotovoltaici sono solitamente adagiati orizzontalmente su supporti galleggianti, così da creare un impianto a pannelli fissi, come descritto nei brevetti giapponesi JP2007173710 e JP10135502. For this purpose, otherwise unusable surfaces are exploited, such as water surfaces, such as the sea, lakes, and other reservoirs of a particular nature, such as quarry lakes or irrigation reservoirs. On these surfaces the photovoltaic panels are usually laid horizontally on floating supports, so as to create a fixed panel system, as described in the Japanese patents JP2007173710 and JP10135502.
La disposizione dei pannelli su un piano fisso orizzontale non consente però un pieno sfruttamento dell’energia solare. A tale scopo, si utilizzano impianti ad inseguimento solare, ovvero degli impianti che orientano il pannello solare in posizione ortogonale rispetto ai raggi solari, così da massimizzare l’efficienza del pannello fotovoltaico. However, the arrangement of the panels on a fixed horizontal plane does not allow full exploitation of solar energy. For this purpose, solar tracking systems are used, ie systems that orient the solar panel in an orthogonal position with respect to the sun's rays, so as to maximize the efficiency of the photovoltaic panel.
I dispositivi atti ad orientare i pannelli solari sono conosciuti come inseguitori solari che si possono distinguere in base alla libertà di movimento o gradi di libertà in inseguitori monoassiali ed inseguitori biassiali. Generalmente gli inseguitori monoassiali ruotano il pannello attorno ad un asse perpendicolare al piano orizzontale, inseguendo il movimento del sole dall’alba al tramonto. Gli inseguitori biassiali ruotano il pannello non solo rispetto ad un asse perpendicolare al piano orizzontale, ma anche attorno ad un asse parallelo al piano orizzontale, così che il pannello sia sempre disposto ortogonalmente ai raggi solari. The devices designed to orient the solar panels are known as solar trackers which can be distinguished according to the freedom of movement or degrees of freedom in uniaxial trackers and biaxial trackers. Generally, uniaxial trackers rotate the panel around an axis perpendicular to the horizontal plane, following the movement of the sun from sunrise to sunset. The biaxial trackers rotate the panel not only with respect to an axis perpendicular to the horizontal plane, but also around an axis parallel to the horizontal plane, so that the panel is always placed orthogonally to the sun's rays.
I dispositivi ad inseguimento solare sono solitamente impiegati in grandi impianti, così da ammortizzare il più possibile i costi elevati derivanti dalla complessità costruttiva e dalla necessità di manutenzione e controllo, rispetto ad impianti a pannelli fissi. Solar tracking devices are usually used in large systems, so as to amortize as much as possible the high costs deriving from the construction complexity and the need for maintenance and control, compared to systems with fixed panels.
L’utilizzo di inseguitori solari su superfici d’acqua risulta piuttosto complesso e di conseguenza costoso. The use of solar trackers on water surfaces is rather complex and consequently expensive.
Lo scopo dell’invenzione, oggetto della presente domanda di brevetto, à ̈ quello di ovviare agli inconvenienti sopraccitati ed altri ancora, grazie alla realizzazione di un dispositivo modulare che, accoppiato ad analoghi dispositivi, crei un impianto fotovoltaico ad inseguimento solare da posizionare su superfici d’acqua, impianto che sia di semplice struttura e facile manutenzione, così da ridurre i costi di realizzazione e mantenimento. The purpose of the invention, object of the present patent application, is to obviate the aforementioned drawbacks and others, thanks to the realization of a modular device which, coupled to similar devices, creates a photovoltaic system with solar tracking to be positioned on water surfaces, system that is simple in structure and easy to maintain, so as to reduce construction and maintenance costs.
Tali scopi e vantaggi vengono tutti raggiunti, secondo l’invenzione, da un dispositivo modulare galleggiante per la produzione di energia elettrica, collegabile alla rete elettrica, atto ad essere disposto su superfici d’acqua, accoppiabile a mezzi di comando a terra e collegabile ad analoghi dispositivi e/o a mezzi di fissaggio a terra, comprendente un galleggiante, un supporto accoppiato al galleggiante, almeno un pannello fotovoltaico accoppiato al supporto. Detto dispositivo si caratterizza per il fatto di comprendere dei mezzi di collegamento e rotazione, e dei mezzi di connessione meccanica ed elettrica. I mezzi di collegamento e rotazione sono collegabili ai mezzi di comando così da ruotare il supporto attorno ad un asse verticale in modo che l’almeno un pannello fotovoltaico sia orientabile in direzione del sole, mentre i mezzi di connessione meccanica ed elettrica sono atti a trasmettere l’energia elettrica prodotta dall’almeno un pannello fotovoltaico alla rete elettrica ed a collegare meccanicamente il dispositivo ad analoghi dispositivi e/o a mezzi di fissaggio a terra. These purposes and advantages are all achieved, according to the invention, by a modular floating device for the production of electricity, connectable to the electricity network, suitable for being placed on water surfaces, coupled to ground control means and connectable to similar devices and / or ground fixing means, comprising a float, a support coupled to the float, at least one photovoltaic panel coupled to the support. Said device is characterized in that it comprises connection and rotation means, and mechanical and electrical connection means. The connection and rotation means can be connected to the control means so as to rotate the support around a vertical axis so that the at least one photovoltaic panel can be oriented in the direction of the sun, while the mechanical and electrical connection means are suitable for to transmit the electricity produced by at least one photovoltaic panel to the electricity grid and to mechanically connect the device to similar devices and / or to ground fixing means.
I mezzi di comando controllano i mezzi di collegamento e rotazione, così che, durante le ore diurne i pannelli fotovoltaici siano fatti ruotare in modo da inseguire lo spostamento del sole da est a ovest. The command means control the means of connection and rotation, so that during the day the photovoltaic panels are rotated in order to follow the movement of the sun from east to west.
Vantaggiosamente i mezzi di collegamento e rotazione possono comprendere un meccanismo di rotazione a vite senza fine solidale al supporto, ed una fune, avvolta attorno al meccanismo di rotazione ed accoppiata ai mezzi di comando a terra, ad esempio degli argani. Ne consegue una struttura semplice dai costi di realizzazione e manutenzione ridotti. Infatti per far ruotare i pannelli à ̈ sufficiente avvolgere la fune attorno ad un argano. Advantageously, the connection and rotation means can comprise a worm screw rotation mechanism integral with the support, and a cable, wound around the rotation mechanism and coupled to the ground control means, for example winches. The result is a simple structure with reduced construction and maintenance costs. In fact, to rotate the panels it is sufficient to wrap the rope around a winch.
La corrente elettrica prodotta dai pannelli fotovoltaici à ̈ trasmessa attraverso i mezzi di connessione meccanica ed elettrica, ad esempio dei distanziatori fissati girevolmente al supporto dei pannelli e comprendenti una o più piste conduttive collegate alla rete elettrica. Vantaggiosamente i distanziatori possono essere rigidi e fissati ad altri dispositivi secondo l’invenzione o a dei mezzi di fissaggio a terra, così da mantenere fisse le distanze tra eventuali dispositivi collegati o con i mezzi di fissaggio a terra. The electric current produced by the photovoltaic panels is transmitted through the mechanical and electrical connection means, for example spacers rotatably fixed to the support of the panels and including one or more conductive tracks connected to the electricity grid. Advantageously, the spacers can be rigid and fixed to other devices according to the invention or to ground fixing means, so as to keep the distances between any connected devices or with the ground fixing means fixed.
I mezzi di collegamento e rotazione possono comprendere anche una scatola accoppiata girevolmente al supporto ed in cui sono ricavati due fori attraversati dalla fune, così che la stessa fune sia disposta secondo una direzione determinata. The connection and rotation means can also comprise a box rotatably coupled to the support and in which two holes crossed by the rope are made, so that the rope itself is arranged according to a determined direction.
Il supporto può comprendere inoltre un corpo tubolare collegato mediante un mezzo a cerniera ad un’intelaiatura supportante uno o più pannelli fotovoltaici, così da regolare in modo opportuno l’inclinazione dell’intelaiatura e dell’almeno un pannello fotovoltaico rispetto ad una piano orizzontale. The support can also include a tubular body connected by means of a hinge to a frame supporting one or more photovoltaic panels, so as to properly adjust the inclination of the frame and of the at least one photovoltaic panel with respect to to a horizontal plane.
Vantaggiosamente l’intelaiatura può comprendere un elemento cedente ed i mezzi di connessione o distanziatori possono comprendere un elemento a camma, così che, ad una rotazione dell’intelaiatura attorno ad un asse verticale rispetto ai mezzi di connessione (che rimangono fissi), l’interazione dell’elemento cedente con l’elemento a camma determini una variazione dell’inclinazione dell’intelaiatura rispetto ad un piano orizzontale creando così un dispositivo ad inseguimento solare biassiale. Advantageously, the frame can comprise a transferring element and the connection means or spacers can comprise a cam element, so that, upon rotation of the frame around a vertical axis with respect to the connection means (which remain fixed) , the interaction of the transferring element with the cam element determines a variation of the inclination of the frame with respect to a horizontal plane, thus creating a biaxial solar tracking device.
Gli scopi ed i vantaggi vengono altresì raggiunti da un impianto galleggiante per la produzione di energia elettrica che si caratterizza dal fatto di comprendere almeno un dispositivo modulare galleggiante su una superficie d’acqua, come precedentemente definito, dei mezzi di comando connessi con i mezzi di collegamento e rotazione dell’almeno un dispositivo, così da farlo ruotare attorno ad un asse verticale, e dei mezzi di fissaggio a terra collegati ai mezzi di connessione meccanica ed elettrica ed atti a regolare e trasmettere l’energia elettrica alla rete elettrica e a mantenere stabile l’almeno un dispositivo modulare. The purposes and advantages are also achieved by a floating plant for the production of electricity which is characterized by the fact that it comprises at least one modular device floating on a water surface, as previously defined, of the control means connected to the means for connecting and rotating the at least one device, so as to make it rotate around a vertical axis, and ground fixing means connected to the mechanical and electrical connection means and suitable for regulating and transmitting electrical energy to the electrical network and to keep at least one modular device stable.
Vantaggiosamente, nel caso in cui i dispositivi modulari facenti parte dell’impianto siano più di uno, la fune con la quale si regola l’orientamento dei dispositivi, à ̈ avvolta attorno al meccanismo di rotazione a vite di ciascun dispositivo. Di conseguenza à ̈ sufficiente operare un’unica trazione della fune, ad esempio con gli argani disposti a riva, per far ruotare tutti i pannelli di tutti i dispositivi facenti parte dell’impianto. Advantageously, if the modular devices forming part of the system are more than one, the rope with which the orientation of the devices is adjusted is wound around the screw rotation mechanism of each device. Consequently, it is sufficient to operate a single traction of the cable, for example with the winches arranged on the shore, to rotate all the panels of all the devices forming part of the system.
Ulteriori caratteristiche e particolari dell’invenzione potranno essere meglio compresi dalla descrizione che segue, data a titolo di esempio non limitativo, nonché dalle annesse tavole di disegno in cui: Further characteristics and details of the invention can be better understood from the following description, given as a non-limiting example, as well as from the attached drawing tables in which:
la fig.1 à ̈ una vista laterale di un dispositivo di supporto per pannelli solari, oggetto del presente brevetto d’invenzione; fig.1 is a side view of a support device for solar panels, object of the present invention patent;
la fig.2 à ̈ una vista dall’alto del dispositivo di fig.1; fig.2 is a top view of the device of fig.1;
le figg.3, 4 sono delle viste rispettivamente laterale e dall’alto di un elemento di collegamento, più in particolare un distanziatore, tra due dispositivi secondo l’invenzione; Figures 3, 4 are side and top views respectively of a connecting element, more particularly a spacer, between two devices according to the invention;
la fig.5 Ã ̈ una vista laterale di una vite senza fine ossia del meccanismo di avvolgimento della fune per controllare il movimento del dispositivo stesso; fig. 5 is a side view of a worm screw that is the rope winding mechanism to control the movement of the device itself;
la fig.6 Ã ̈ una vista laterale di una scatola contenente il meccanismo di fig.5; fig.6 is a side view of a box containing the mechanism of fig.5;
la fig.7 à ̈ una vista assonometria di un insieme di dispositivi collegati tra loro così da realizzare un impianto; fig.7 is an axonometric view of a set of devices connected to each other so as to create a system;
la fig.8 à ̈ una vista laterale di un dispositivo di supporto secondo una prima variante realizzativa dell’invenzione; fig.8 is a side view of a support device according to a first variant embodiment of the invention;
la fig.9 à ̈ una vista laterale delle posizioni che può assumere il dispositivo di fig.8; fig.9 is a side view of the positions that the device of fig.8 can assume;
la fig.10 à ̈ una vista laterale di un dispositivo di supporto secondo una seconda variante realizzativa dell’invenzione; fig. 10 is a side view of a support device according to a second variant embodiment of the invention;
la fig.11 Ã ̈ una vista assonometrica del dispositivo di fig.8; fig.11 is an axonometric view of the device of fig.8;
la fig.12 à ̈ una vista schematica dall’alto di un impianto realizzato con dispositivi secondo l’invenzione; fig.12 is a schematic top view of a system made with devices according to the invention;
le figg.13,14 sono delle viste dall’alto dell’insieme di dispositivi secondo l’invenzione secondo due diverse posizioni degli stessi. Figs.13,14 are top views of the set of devices according to the invention according to two different positions of the same.
Con riferimento alle figure allegate, in particolare alla figura 1, con 10 viene indicato un dispositivo modulare galleggiante da posizionare sulla superficie di bacini d’acqua per produrre energia elettrica, sfruttando l’energia solare. Il dispositivo modulare 10 comprende un galleggiante 16 su cui à ̈ montato un corpo tubolare 14 alla cui estremità superiore à ̈ fissato, mediante un elemento a cerniera 22, un’intelaiatura 12 di supporto di due pannelli fotovoltaici 24. With reference to the attached figures, in particular to figure 1, the number 10 indicates a floating modular device to be positioned on the surface of water basins to produce electricity, exploiting solar energy. The modular device 10 comprises a float 16 on which a tubular body 14 is mounted, at the upper end of which a frame 12 supporting two photovoltaic panels 24 is fixed by means of a hinged element 22.
Sul corpo tubolare 14 sono presenti degli elementi di connessione 28 ed un meccanismo di rotazione 30 in modo da collegare meccanicamente ed elettricamente il dispositivo 10 con analoghi dispositivi, e consentire una rotazione simultanea dei vari dispositivi, realizzando così un impianto fotovoltaico galleggiante ad inseguimento solare. On the tubular body 14 there are connection elements 28 and a rotation mechanism 30 so as to mechanically and electrically connect the device 10 with similar devices, and allow simultaneous rotation of the various devices, thus creating a solar tracking floating photovoltaic system. .
Descrivendo con maggior dettaglio i componenti del dispositivo 10, il galleggiante 16 à ̈ un corpo cilindrico a sviluppo piano realizzato in calcestruzzo alleggerito. Esso à ̈ dimensionato in funzione del peso della struttura da supportare e dalle dimensioni dei pannelli 24, al fine di minimizzare il rischio di ribaltamento del modulo; più in particolare il galleggiante deve essere in grado di bilanciare i momenti ribaltanti prodotti dalla spinta del vento sui pannelli, dal moto ondoso e dai movimenti trasmessi al modulo dagli altri dispositivi ad esso collegati. Describing in greater detail the components of the device 10, the float 16 is a cylindrical body with a flat development made of lightweight concrete. It is sized according to the weight of the structure to be supported and the dimensions of the panels 24, in order to minimize the risk of the module overturning; more specifically, the float must be able to balance the overturning moments produced by the wind thrust on the panels, by the wave motion and by the movements transmitted to the module by the other devices connected to it.
Sulla faccia superiore del galleggiante 16 Ã ̈ fissato il corpo tubolare 14 ad esempio mediante una piastra terminale (non illustrata nelle figure) fissata con viti allo stesso galleggiante 16. The tubular body 14 is fixed on the upper face of the float 16, for example by means of a terminal plate (not shown in the figures) fixed with screws to the float 16 itself.
La cerniera 22 permette di regolare l’inclinazione dell’intelaiatura 12 attorno ad un asse giacente su un piano orizzontale, così da fissare gli stessi pannelli 24 secondo un’inclinazione desiderata, in funzione della stagione e della latitudine del luogo in cui si vuole utilizzare il dispositivo oggetto d’invenzione. The hinge 22 allows to adjust the inclination of the frame 12 around an axis lying on a horizontal plane, so as to fix the same panels 24 according to a desired inclination, according to the season and the latitude of the place in the device object of the invention is to be used.
Naturalmente l’invenzione à ̈ descritta secondo una sua modalità realizzativa, ma à ̈ beninteso che si possono fissare all’intelaiatura 12 un numero diverso di pannelli fotovoltaici, proporzionando opportunamente la stessa intelaiatura 12 ed il corpo tubolare 14. Inoltre la connessione tra questi due elementi 12, 14 può essere rigida ossia non comprendere alcuna cerniera 22 per la regolazione dell’inclinazione dei pannelli 24. Of course, the invention is described according to one of its realization methods, but it is of course that a different number of photovoltaic panels can be fixed to the frame 12, appropriately proportioning the same frame 12 and the tubular body 14. Furthermore, the connection between these two elements 12, 14 can be rigid, ie they do not include any hinges 22 for adjusting the inclination of the panels 24.
Il corpo tubolare 14 comprende il meccanismo di rotazione 30 che, come da figure 5, 6, Ã ̈ formato da un elemento a vite senza fine 36 e da una scatola 34 di copertura. The tubular body 14 comprises the rotation mechanism 30 which, as shown in Figures 5, 6, is formed by a worm screw element 36 and a cover box 34.
L’elemento a vite 36 à ̈ sostanzialmente un corpo cilindrico in cui à ̈ realizzata una scanalatura a vite 38 compresa tra due estremità cilindriche 39. L’elemento a vite 36 à ̈ opportunamente fissato al corpo tubolare 14 così da essere ad esso solidale. The screw element 36 is essentially a cylindrical body in which a screw groove 38 is made between two cylindrical ends 39. The screw element 36 is suitably fixed to the tubular body 14 so as to be it supportive.
Una fune 32 à ̈ accomodata attorno alla scanalatura a vite 38 in modo da poter avvolgersi attorno all’elemento a vite 36 senza sovrapposizioni e mantenendo l’aderenza con la superficie dello stesso elemento 36. In questo modo ad una trazione di uno dei capi della fune 32 corrisponde un movimento di rotazione dell’elemento a vite 36 e, di conseguenza, del corpo tubolare 14 e dell’intero dispositivo 10. È possibile così orientare i pannelli solari 24 fissati al dispositivo 10 secondo la direzione desiderata. A rope 32 is accommodated around the screw groove 38 so as to be able to wrap around the screw element 36 without overlapping and maintaining adherence with the surface of the same element 36. In this way, a traction of one of the ends of the cable 32 corresponds to a rotation movement of the screw element 36 and, consequently, of the tubular body 14 and of the entire device 10. It is thus possible to orient the solar panels 24 fixed to the device 10 according to the desired direction .
La scatola 34 di copertura à ̈ semplicemente appoggiata al corpo tubolare 14. In essa sono ricavati due fori 35, per il passaggio della fune 32. Grazie a questa configurazione la scatola 34 che racchiude il tratto di fune 32 avvolto attorno all’elemento a vite 36, può ruotare rispetto al corpo tubolare 14 e mantiene l’allineamento della stessa fune lungo una direzione prefissata, ad esempio, come si descriverà successivamente, lungo l’asse di collegamento di più moduli componenti l’impianto (figura 7). The cover box 34 is simply resting on the tubular body 14. Two holes 35 are made in it, for the passage of the cable 32. Thanks to this configuration, the box 34 which encloses the section of cable 32 wrapped around the screw 36, can rotate with respect to the tubular body 14 and maintains the alignment of the same rope along a predetermined direction, for example, as will be described later, along the connection axis of several modules making up the system (figure 7 ).
Al corpo tubolare 14 possono essere inoltre girevolmente accoppiati dei distanziatori 28 ovvero degli elementi rigidi, accoppiati a due moduli adiacenti o ad un dispositivo e ad un elemento di fissaggio a riva, così da mantenerli a distanza opportuna. Spacers 28 or rigid elements can also be rotatably coupled to the tubular body 14, coupled to two adjacent modules or to a device and to a fastening element on the shore, so as to keep them at a suitable distance.
I distanziatori 28 comprendono un profilo tubolare 41 (visibile parzialmente nelle figure 3, 4) alle cui estremità sono fissate delle prime mezzelune 42. Una volta appoggiate le mezzelune 42 al corpo 14, l’accoppiamento viene completato fissando delle seconde mezzelune 44 alle prime 42 mediante mezzi di fissaggio 45, 46 noti come viti o chiavette. The spacers 28 comprise a tubular profile 41 (partially visible in figures 3, 4) at the ends of which the first half-moons 42 are fixed. Once the half-moons 42 are placed on the body 14, the coupling is completed by fixing the second half-moons 44 to the first 42 by means of fixing means 45, 46 known as screws or keys.
L’accoppiamento tra distanziatori 28 e corpo tubolare 14 à ̈ tale che lo stesso corpo 14 e di conseguenza l’intero dispositivo 10 possano ruotare rispetto agli stessi distanziatori 28. The coupling between spacers 28 and tubular body 14 is such that the same body 14 and consequently the entire device 10 can rotate with respect to the same spacers 28.
I distanziatori 28 comprendono inoltre mezzi di connessione elettrica al dispositivo 10, in particolare ai pannelli fotovoltaici 24, ed una pista conduttiva lungo il profilo 41, così da consentire la conduzione elettrica tra più dispositivi 10 collegati. The spacers 28 further comprise means for electrical connection to the device 10, in particular to the photovoltaic panels 24, and a conductive track along the profile 41, so as to allow electrical conduction between several connected devices 10.
Il corpo tubolare 14 comprende inoltre degli anelli 26, così che le estremità dei distanziatori 28 si possano muovere lungo lo stesso corpo tubolare limitatamente nel tratto di corpo 14 compreso tra due anelli 26. Nel caso descritto il numero degli anelli à ̈ pari a tre in quanto i distanziatori sono due, ma à ̈ beninteso che il numero di tali elementi può opportunamente variare a seconda di quanti dispositivi 10 si vuole collegare. The tubular body 14 also comprises rings 26, so that the ends of the spacers 28 can move along the same tubular body limitedly in the portion of the body 14 between two rings 26. In the case described, the number of rings is equal to three as there are two spacers, but it is clear that the number of these elements can suitably vary according to how many devices 10 you want to connect.
Le figure 8, 9, 11 mostrano un dispositivo 110 secondo una prima variante dell’invenzione. Gli elementi analoghi al dispositivo 10 precedentemente descritto non sono per brevità qui descritti, ma sono comunque indicati nelle figure 8, 9, 11 con lo stesso riferimento numerico del dispositivo 10 aumentato di 100. Figures 8, 9, 11 show a device 110 according to a first variant of the invention. The elements similar to the device 10 described above are not described here for the sake of brevity, but are in any case indicated in figures 8, 9, 11 with the same numerical reference as the device 10 increased by 100.
Il dispositivo modulare 110 comprende un telaio fisso 152, fissato ortogonalmente ad un corpo tubolare verticale 114. Al telaio fisso 152 à ̈ vincolato in modo girevole un telaio mobile 150 che supporta dei pannelli fotovoltaici 124. Più in particolare il telaio mobile 150 à ̈ incernierato ad un’estremità del telaio fisso 152, così da poter variare la propria inclinazione e quella dei pannelli 124 rispetto ad un piano orizzontale. The modular device 110 comprises a fixed frame 152, fixed orthogonally to a vertical tubular body 114. A mobile frame 150 is rotatably connected to the fixed frame 152 which supports photovoltaic panels 124. More specifically, the mobile frame 150 is hinged at one end of the fixed frame 152, so as to be able to vary its inclination and that of the panels 124 with respect to a horizontal plane.
Ai due bordi inclinabili del telaio mobile 150 sono rispettivamente incernierate le estremità di due bielle 154 mediante un primo perno 160. Le estremità opposte di tali bielle 154 sono fissate su due bordi laterali del telaio fisso 152 mediante un secondo perno 158, così da bloccare il telaio mobile 150 rispetto al telaio fisso 152. The ends of two connecting rods 154 are respectively hinged to the two inclinable edges of the movable frame 150 by means of a first pin 160. The opposite ends of these connecting rods 154 are fixed on two lateral edges of the fixed frame 152 by means of a second pin 158, so as to lock the movable frame 150 with respect to the fixed frame 152.
Nei bordi laterali del telaio fisso 152 sono ricavati quattro fori 161, 163, 165, 167 (indicati in figura 9), nei quali à ̈ possibile alternativamente inserire il secondo perno 158 ed ivi fissare l’estremità delle bielle 154. In questo modo, variando la sede in cui bloccare le bielle 154 sul telaio fisso, si varia anche l’inclinazione del telaio mobile 150 e dei pannelli 124 su di esso montati. In the lateral edges of the fixed frame 152 there are four holes 161, 163, 165, 167 (indicated in figure 9), in which it is possible to alternatively insert the second pin 158 and fix the end of the connecting rods 154 there. by varying the seat in which to lock the connecting rods 154 on the fixed frame, the inclination of the mobile frame 150 and of the panels 124 mounted on it is also varied.
Questo meccanismo consente di eseguire una regolazione manuale dell’inclinazione dei pannelli in base al periodo dell’anno, in modo da migliorare l’esposizione degli stessi alla luce solare. This mechanism allows you to manually adjust the inclination of the panels according to the period of the year, in order to improve their exposure to sunlight.
Naturalmente i telai 150, 152 possono essere modificati per supportare pannelli di dimensioni maggiori o minori. Inoltre, considerando che l’equilibrio delle forze in gioco à ̈ variabile a seconda dell’inclinazione dei pannelli, sul galleggiante 116 possono essere previsti degli alloggiamenti per contrappesi (non illustrati nelle figure), in modo da evitare la formazione di spinte ribaltanti sul dispositivo modulare 110. Of course, the frames 150, 152 can be modified to support larger or smaller panels. Furthermore, considering that the balance of the forces involved is variable according to the inclination of the panels, housings for counterweights can be provided on the float 116 (not shown in the figures), in order to avoid the formation of overturning thrusts. on the modular device 110.
Ovviamente i fori ricavati nel telaio fisso 152 qui descritto sono quattro, ma à ̈ beninteso che il loro numero può variare a seconda delle inclinazioni da ottenere. Inoltre à ̈ possibile ricavare, anziché una serie di fori, un unico foro ad asola nel quale fissare le bielle 154, così da ottenere posizioni delle bielle, e dunque inclinazioni dei pannelli 124, pressoché infinite. Obviously there are four holes made in the fixed frame 152 described here, but it is understood that their number may vary according to the inclinations to be obtained. Furthermore, it is possible to obtain, instead of a series of holes, a single slot hole in which to fix the connecting rods 154, so as to obtain almost infinite positions of the connecting rods, and therefore inclinations of the panels 124.
Secondo una seconda variante dell’invenzione, illustrata schematicamente in figura 10, un dispositivo modulare 210 comprende un telaio fisso 252 accoppiato stabilmente ad un corpo tubolare verticale 214 ed a cui à ̈ incernierato un telaio mobile 250, analogamente al dispositivo 110 precedentemente descritto. According to a second variant of the invention, schematically illustrated in Figure 10, a modular device 210 comprises a fixed frame 252 stably coupled to a vertical tubular body 214 and to which a movable frame 250 is hinged, similarly to the device 110 previously described.
Sul telaio mobile 250 à ̈ fissato un elemento ad arco 254 in cui sono ricavati una serie di fori che, a seconda dell’inclinazione dello stesso telaio 250, si dispongono coassialmente ad un foro ricavato nel telaio fisso 252. Inserendo un perno 258 nei fori coassiali si blocca il telaio mobile 250 rispetto al telaio fisso 252, così da fissarne l’inclinazione. An arched element 254 is fixed on the mobile frame 250 in which a series of holes are obtained which, depending on the inclination of the frame 250, are arranged coaxially to a hole obtained in the fixed frame 252. By inserting a pin 258 in the coaxial holes the mobile frame 250 is blocked with respect to the fixed frame 252, so as to fix its inclination.
La possibilità di variare manualmente l’orientamento dei pannelli rispetto ad un piano orizzontale, in funzione del periodo dell’anno, incrementa ulteriormente la produttività senza aggravi di costo per la realizzazione e la manutenzione. The possibility of manually varying the orientation of the panels with respect to a horizontal plane, depending on the period of the year, further increases productivity without increasing the cost of construction and maintenance.
Secondo un’ulteriore variante dell’invenzione ciascun dispositivo può comprendere un mezzo a camma fissato ad un distanziatore, ed un cedente opportunamente fissato all’intelaiatura ad inclinazione variabile e che supporta i pannelli fotovoltaici. According to a further variant of the invention each device can comprise a cam means fixed to a spacer, and a follower suitably fixed to the frame with variable inclination and which supports the photovoltaic panels.
Mediante il movimento del cedente sulla camma l’intelaiatura varia la propria inclinazione. L’interazione tra camma e cedente e la forma della camma sono tali da far orientare l’intelaiatura, ed i pannelli su di essa montati, secondo l’altezza del sole rispetto all’orizzonte terrestre. In questo modo i pannelli, oltre a ruotare attorno ad un asse verticale, possono variare la propria inclinazione rispetto ad un piano orizzontale durante il giorno. Si realizza così un impianto ad inseguimento solare biassiale. Through the movement of the follower on the cam, the frame varies its inclination. The interaction between cam and follower and the shape of the cam are such as to orient the frame, and the panels mounted on it, according to the height of the sun with respect to the terrestrial horizon. In this way the panels, in addition to rotating around a vertical axis, can vary their inclination with respect to a horizontal plane during the day. A biaxial solar tracking system is thus created.
Con due o più dispositivi modulari secondo l’invenzione à ̈ possibile realizzare un impianto fotovoltaico galleggiante. Nelle figure 7, 12, 13, 14 à ̈ mostrato un impianto 100 comprendente più dispositivi modulari 10. In particolare, in figura 12 sono mostrati due impianti 100, 100’ i cui dispositivi modulari sono disposti, a scopo illustrativo, secondo due diversi orientamenti. With two or more modular devices according to the invention it is possible to create a floating photovoltaic system. Figures 7, 12, 13, 14 show a system 100 comprising several modular devices 10. In particular, figure 12 shows two systems 100, 100â € ™ whose modular devices are arranged, for illustrative purposes, according to two different guidelines.
I dispositivi 10 sono tra loro connessi meccanicamente ed elettricamente da distanziatori 28 che permettono di mantenere ad una determinata distanza gli stessi dispositivi 10, consentendo inoltre di migliorare la stabilità del sistema. The devices 10 are mechanically and electrically connected to each other by spacers 28 which allow the devices 10 to be kept at a determined distance, also allowing to improve the stability of the system.
Gli stessi dispositivi 10 sono inoltre tra loro collegati da una fune 32 che à ̈ avvolta, come precedentemente descritto, attorno all’elemento a vite 36 del meccanismo di rotazione 30 di ciascun dispositivo 10. The same devices 10 are also connected to each other by a cable 32 which is wound, as previously described, around the screw element 36 of the rotation mechanism 30 of each device 10.
A riva sono posizionati due argani, indicati con il riferimento 11 in figura 12, disposti più precisamente alle estremità dell’impianto 100 così da essere collegati sostanzialmente alle parti terminali della fune 32 che si avvolge o svolge attorno a ciascuno di detti argani 11. Comandando l’avvolgimento della fune 32 attorno ad un argano 11, si pongono in rotazione tutti i moduli 10 dell’impianto 100 che sono collegati alla stessa fune 32. La rotazione dei moduli 10 à ̈ dunque regolata azionando alternativamente uno dei due argani 11 così da avvolgere la fune 32, mentre il secondo argano la rilascia gradualmente. Two winches are positioned on the shore, indicated with the reference 11 in figure 12, arranged more precisely at the ends of the system 100 so as to be substantially connected to the terminal parts of the cable 32 which winds or unwinds around each of said winches 11 . By controlling the winding of the rope 32 around a winch 11, all the modules 10 of the plant 100 are rotated and connected to the same rope 32. The rotation of the modules 10 is therefore regulated by alternately activating one of the two winches 11 so as to wind the rope 32, while the second winch releases it gradually.
Poiché il movimento della fune 32 serve per orientare i moduli 10 rispetto al sole, durante le ore di luce un primo argano à ̈ in movimento, mentre terminata la giornata si aziona il secondo argano così da riportare tutti i dispositivi 10 dell’impianto 100 nella configurazione di inizio giornata. Since the movement of the cable 32 is used to orient the modules 10 with respect to the sun, during the hours of light a first winch is in motion, while at the end of the day the second winch is activated so as to bring back all the devices 10 of the system 100 in the start of the day configuration.
In prossimità di ciascun argano à ̈ inoltre presente, fissato a terra, un mezzo di fissaggio quale ad esempio un elemento tubolare analogo ai corpi tubolari 14 di ciascun modulo 10, così da fissare con un opportuno distanziatore i due moduli 10 più vicini a terra ed assicurare stabilmente l’impianto 100. In the vicinity of each winch there is also, fixed to the ground, a fixing means such as a tubular element similar to the tubular bodies 14 of each module 10, so as to fix the two modules 10 closest to the ground with a suitable spacer. and firmly secure the implant 100.
Inoltre nei pressi di ciascun argano sono collocati gli organi di controllo e di movimento dell’impianto 100, nonché il trasformatore ed un eventuale accumulatore, unitamente ai relativi organi di controllo e di misura, per l’immissione in rete dell’energia prodotta. Furthermore, near each winch there are the control and movement organs of the system 100, as well as the transformer and an eventual accumulator, together with the relative control and measurement organs, for the introduction into the network of the energy produced.
Il funzionamento dell’impianto 100 secondo l’invenzione viene di seguito descritto. I meccanismi di comando e controllo degli argani mettono in rotazione un argano così da avvolgere attorno ad esso la fune 32 tirata secondo la freccia F di figura 9; ciascun dispositivo 10 à ̈ posto in rotazione secondo le frecce R di figura 9, così che i pannelli 24 su di esso montati siano rivolti, durante le ore diurne, verso il sole, i cui raggi hanno direzione indicata con S nelle figure 13, 14. The operation of the plant 100 according to the invention is described below. The command and control mechanisms of the winches rotate a winch so as to wind around it the rope 32 pulled according to the arrow F of figure 9; each device 10 is rotated according to the arrows R in figure 9, so that the panels 24 mounted on it face the sun during the day, whose rays have the direction indicated by S in figure 13, 14.
I pannelli 24 trasformano l’energia solare in energia elettrica che viene trasmessa attraverso un’opportuna pista dal pannello al distanziatore 28. I distanziatori 28, comprendenti anch’essi una relativa pista conduttiva, sono collegati tra loro e a mezzi di controllo e regolazione dell’energia elettrica disposti a terra, quali trasformatori ed accumulatori. Da qui l’energia prodotta viene immessa nella rete elettrica per essere consumata. The panels 24 transform solar energy into electrical energy which is transmitted through a suitable track from the panel to the spacer 28. The spacers 28, also including a relative conductive track, are connected to each other and to control means and regulation of electrical energy arranged on the ground, such as transformers and accumulators. From here the energy produced is fed into the electricity grid to be consumed.
L’uso di dispositivi modulari secondo l’invenzione consente di approntare un impianto a inseguimento solare senza costi aggiuntivi rilevanti di realizzazione e manutenzione rispetto ad un impianto fisso, grazie alla semplicità di costruzione e assemblaggio degli elementi che lo compongono. The use of modular devices according to the invention allows to prepare a solar tracking system without significant additional costs of construction and maintenance compared to a fixed system, thanks to the simplicity of construction and assembly of the elements that compose it.
Vantaggiosamente nell’impianto secondo l’invenzione gli organi di controllo e di movimento sono situati a terra, consentendo facilità di ispezione e manutenzione; anche le componenti meccaniche ed elettriche di collegamento fra i moduli sono fuori acqua e quindi facilmente ispezionabili e all’occorrenza sostituibili. La struttura modulare consente inoltre di adattare l’impianto alla grandezza e alle condizioni della superficie d’acqua disponibile, facilitando la sostituzione dei singoli elementi. Advantageously, in the plant according to the invention, the control and movement organs are located on the ground, allowing easy inspection and maintenance; also the mechanical and electrical components connecting the modules are out of the water and therefore easy to inspect and, if necessary, replaceable. The modular structure also makes it possible to adapt the system to the size and conditions of the available water surface, facilitating the replacement of the individual elements.
L’invenzione à ̈ stata descritta per trasformare l’energia solare in energia elettrica, ma à ̈ beninteso che il dispositivo modulare galleggiante può essere sfruttato anche per la trasformazione di energia solare in energia termica utilizzando dei collettori e degli opportuni elementi di raccordo tra i vari dispositivi che formano l’impianto. The invention has been described to transform solar energy into electrical energy, but it is understood that the floating modular device can also be exploited for the transformation of solar energy into thermal energy using collectors and suitable connecting elements. among the various devices that make up the system.
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