MX2007007915A - Toldo o entoldado fotogenerador. - Google Patents

Toldo o entoldado fotogenerador.

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Abstract

La presente invencion se refiere a un toldo o entoldado foto-generador que comprende un primero y segundo elementos (1, 2), los cuales estan incluidos en la forma de una tela flexible o un arreglo de barras (28) y movibles entre las posiciones plegadas y desplegadas. El primer elemento (1) es superimpuesto en una posicion paralela en el segundo elemento (2), a una cierta distancia cuando estan desplegados. Las celdas fotovoltaicas (6, 15, 20, 35, 37), estan arregladas en uno y/u otro elemento (1, 2) en forma tal que la superficie fotovoltaica activa de dichas celulas (6, 15, 20, 35, 37), esta localizada en la superficie inferior y/o superior del primer elemento (1) y/o la superficie superior del segundo elemento (2). El primer elemento (1), permite a la luz del sol pasar al menos, parcialmente cuando dichos dos elementos estan arreglados en tal forma que la luz se dirige a la superficie fotovoltaica activa de las celadas (6, 15, 20, 35, 37), localizadas en la superficie inferior del primer elemento (1) y/o en la superficie superior del segundo elemento (2).

Description

TOLDO O ENTOLDADO FOTOGENERADOR CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere al campo fotovoltaico, mas particularmente a un toldo o entoldado fotogenerador que comprende celdas fotovoltaicas para de este modo, garantizar no solamente una protección solar habitual inherente a los toldos o a los entoldados sino también la producción de electricidad.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La integración de telas o capas de celdas fotovoltaicas a toldos utilizados entre otros para las terrazas o los balcones ya forma parte del estado de la técnica. La publicación WO 02/084044 describe un toldo que comprende por una parte una tela en la cual están encapsuladas, según una sucesión de hileras, celdas fotovoltaicas preferentemente rígidas y, por otra parte, un tubo poligonal sobre el cual dicha tela es susceptible de enrollarse. El espaciado entre dos hileras adyacentes de celdas permite el mantenimiento de las mismas según un piano paralelo a uno de los lados del polígono que define el tubo. La publicación WO 99/61721 divulga por su parte un dispositivo similar que comprende una tela sobre la cual se disponen celdas fotovoltaicas flexibles, siendo dicha tela REF: 183510 susceptible de enrollarse sobre un tubo cilindrico. Las celdas solares utilizadas por estos dispositivos tienen la ventaja de presentar una relación rendimiento/costo relativamente baja.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objetivo de la presente invención es proponer un toldo o entoldado que comprende una primera tela superpuesta a una segunda tela, permitiendo la configuración de estas telas aumentar sensiblemente el rendimiento eléctrico del toldo limitando el importante coste que precede de las celdas fotovoltaicas . De conformidad con invención, este objetivo se consigue gracias a un toldo o a un entoldado fotogenerador de conformidad con reivindicación 1. Este toldo o entoldado comprende un primer y un segundo elementos en forma de tela flexible o de un conjunto de barras. Estos dos elementos pueden evolucionar entre una posición retraída y una posición desplegada, estando el primero generalmente superpuesto en paralelo sobre el segundo elemento a una cierta distancia cuando estos se despliegan. Se disponen celdas fotovoltaicas en el uno y/o el otro de estos elementos, estando la superficie fotovoltaica activa de dichas celdas situada sobre la superficie superior y/o inferior del primer elemento y/o sobre la superficie superior del segundo elemento. El primer elemento deja pasar, al menos en parte, la luz del sol cuando los dos elementos están desplegados . Estos elementos se despliegan de manera que la luz sea dirigida sobre la superficie fotovoltaica activa de las celdas situadas en la superficie inferior del primer elemento y/o sobre la superficie superior del segundo elemento.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las características de la invención se harán evidentes en la descripción de diversas formas de modalidad dadas solo a titulo de ejemplo, en ningún caso limitativo refiriéndose a las figuras esquemáticas, en las cuales: La figura 1 representa una vista parcial en perspectiva de un toldo o entoldado que comprende un primer elemento superpuesto a un segundo elemento de conformidad con primera modalidad de la presente invención. La figura 2 representa una vista parcial en perspectiva del toldo o del entoldado según una segunda modalidad. La figura 3 representa una vista parcial en perspectiva del toldo o del entoldado según una tercera modalidad. La figura 4 representa una vista parcial del lado de la figura 3. - La figura 5 representa una vista parcial en perspectiva del toldo o entoldado según una cuarta modalidad de ejecución de la presente invención.
- La figura 6 representa una vista parcial en perspectiva del toldo o del entoldado según una quinta modalidad. - La figura 7 representa una vista parcial en perspectiva de la parte superior del toldo según una sexta modalidad. - La figura 8 representa una vista parcial en perspectiva de la figura 7. - La figura 9 representa una vista detallada de la figura 8.
- La figura 10 representa una vista parcial en perspectiva del toldo o del entoldado según una séptima modalidad. - La figura 11 representa una sección transversal de una barra que comprende una lente de Fresnel y una celda fotovoltaica de conformidad con la sexta o la séptima modalidad. - La figura 12 representa una vista parcial en perspectiva de un soporte según una variante de enrollamiento de una de las modalidades anteriormente citadas. La figura 13 representa una vista en perspectiva del entoldado que comprende dos correderas . - La figura 14 representa una vista parcial frontal de la figura 13. - La figura 15 representa respectivamente una lámina cimbrada y una lamina perforada. La figura 16 representa una vista frontal de un motorreductor y de un soporte axial que comprende una corona.
- La figura 17 representa una vista en sección transversal del motorreductor y del soporte axial.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Según una primera modalidad de la presente invención (figura 1) , el primer y el segundo elementos (1, 2) del toldo o del entoldado son respectivamente una primera tela (1) denominada superior y una segunda tela (2) denominada inferior. La primera tela (1) se superpone en paralelo sobre la segunda tela (2), siendo estas de dimensiones sensiblemente idénticas. Estas telas (1, 2), que están espaciadas la una de la otra por una cierta distancia, son susceptibles de enrollarse sobre dos soportes distintos (3, 4) . Una película transparente (5) en cuyo interior se encapsulan celdas fotovoltaicas bifaciales (6) en láminas disponibles bajo la marca Sliver, constituye la totalidad de la tela superior (1) . Esta película (5) es preferiblemente polifluoruro de vinilo vendido por ejemplo bajo la marca Tediar®. Se pueden utilizar otras películas de encapsulación tal como el "EFTE" . Estas películas presentan propiedades mecánicas y ópticas (coeficiente de transmisión elevado) óptimas para este tipo de aplicaciones. La segunda tela (2) dispuesta bajo la primera tela (1) presenta sobre su cara inferior el mismo aspecto que las telas tradicionales de los toldos. Pueden por ejemplo ser de tejido acrílico o de algodón. Por el contrario, su cara superior esta totalmente cubierta por un reflector flexible (7) de película de plástico (por ejemplo de PET) metalizada (AG o Al) de 12 µn contracolada. Este reflector (7) recibe por una parte una gran parte de las radiaciones solares difusas y directas que han atravesado la superficie que corresponde al espaciamiento entre cada celda (6) de la tela superior (1) y por otra parte redirige una parte de estas radiaciones sobre la cara inferior de las celdas fotovoltaicas bifaciales (6) encapsuladas en la tela superior (1) • Existen diferentes módulos flexibles constituidos por una película transparente tal como lo descrito anteriormente, en el cual se encapsulan dichas celdas (6) . Las dimensiones de las mismas son del orden de 80 mm a 1 mm para la longitud y de uno a tres milímetros para el ancho. El espaciamiento entre cada celda (6) se sitúa comúnmente entre 0.5 mm y 3 mm. Este espaciamiento determina el coste y el rendimiento del modulo. Se pueden acercar diversos módulos entre sí, para de este modo constituir la totalidad de la superficie de la tela superior (1) . Los soportes (3, 4) sobre los cuales las telas (1, 2) se pueden enrollar son tubos cilindricos, elípticos o poligonales. La tela superior (1) formada por dichos módulos así como la tela inferior (2) que comprende el reflector (7) tienen un pequeño espesor que permite la integración de dichas telas (1, 2) en un cajón de toldo (8) una vez que estas están totalmente enrolladas sobre los soportes (3, 4).
Uno de los extremos de las telas (1, 2) se fija al soporte (3, 4), estando el otro de sus extremos fijado preferiblemente a un friso (9) (figura 6 y 7) . Con el fin de garantizar un rendimiento óptimo de las celdas fotovoltaicas bifaciales (6) , la distancia entre la tela superior (1) y la tela inferior (2) se elige entre 10 mm y 100 mm. Según una modalidad de la presente invención tal como la ilustrada en la figura 2, la tela superior (1) se compone de diversas cintas (10) constituidas por películas finas bifaciales flexibles, de 10 a 300 µm de espesor, que comprenden celdas fotovoltaicas de enlace sencillo, por ejemplo de silicio mono- y policristalino o de arseniuro de galio (GaAs) o de enlaces múltiples compuestos por heteroestructuras tales como la aleación "GalnP/GaAs/Ge" . Se pueden utilizar también películas finas de tipo "CIGS", CulnSe2" o CdTe" . Dado que la integridad de estas películas finas (10) es opaca, se dispone una banda de película transparente (11) , preferiblemente de polifluoruro de vinilo, por una y otra parte de cada cinta (10) para que una gran parte de las radiaciones solares difusas y directas puedan alcanzar el reflector (7) . Este ultimo redirige estas radiaciones sobre la cara inferior de las celdas fotovoltaicas inherentes a las películas finas (10) encapsuladas en la tela superior (1) . Este conjunto de dos telas (1, 2) superpuestas permite responder a las limitaciones de peso, de coste y de radiación. Sean cuales sean las condiciones del sol de la región a la cual se destinan los toldos o entoldados, la superficie de las películas finas bifaciales flexibles (10) que comprenden celdas fotovoltaicas se divide en dos. Esta superficie es idéntica a la superficie de la banda de película transparente (11) que separa dichas películas (10) y permite que la cara inferior de las celdas fotovoltaicas inherentes a las películas finas (10) reciba la radiación solar mediante el reflector (7) . Según una variante de las dos primeras modalidades, los soportes (3, 4) se sustituyen por un único soporte constituido por un solo tubo (12) (figura 12) sobre el cual se pueden enrollar las dos telas (1, 2) . Se dispone un tubo adicional giratorio (13) a proximidad del tubo (12) para mantener una separación constante entre las telas (1, 2) . En una tercera modalidad de la presente invención, cada una de las bandas transparentes (11) de la segunda modalidad, se sustituye por una serie de lentes de Fresnel (14) preferiblemente lineales (figuras 3 y 4) . Se conoce la utilización de las lentes de Fresnel en el campo aerospacial. A rendimientos iguales, estas lentes permiten dividir entre 10 y 100 veces la superficie de las celdas fotovoltaicas. El documento US 6,111,190 describe tal dispositivo constituido por lentes de Fresnel expansibles.
Cada lente (14) concentra la radiación solar directa sobre una línea de celdas fotovoltaicas (15) de silicio o de enlace sencillo o múltiple dispuesto sobre el reflector (7) . En esta modalidad, la cara inferior de las películas finas bifaciales (10) expuesta a la película de reflector (7) presenta la particularidad de que reciben igualmente la radiación infrarroja procedente del calentamiento de las celdas (15) sometidas a la radiación concentrada por las lentes de Fresnel (14) . La radiación solar directa se puede concentrar hasta 2.000 veces sobre algunas celdas fotovoltaicas de enlaces múltiples. Sin embargo, se prefiere no concentrar la radiación solar directa más allá de 500 veces para de este modo evitar problemas derivados del calentamiento de estas celdas. Según una cuarta modalidad (figura 5) , la tela superior (1) esta constituida por una película (16) flexible y totalmente transparente formada por diversas hileras de lentes de Fresnel lineales (17) . Un entramado (no ilustrado) metálico o de plástico se pega entre las lentes (17) y la película de silicona que las cubre para de este modo garantizar la flexibilidad de la película (16) a la vez que le aporta una rigidez constante. La tela inferior (2) comprende diversas laminas (18) sobre las cuales se disponen líneas de celdas fotovoltaicas (19) , estando dichas laminas (18) dispuestas sobre las líneas focales de las lentes de Fresnel (17) . De conformidad con las figuras 12 o 14, las dos telas (1, 2) se pueden enrollar por separado o en común respectivamente sobre el tubo (12) o sobre los dos tubos (21, 22) motorizados capaces de accionar cables o correas (no ilustrados) posicionados en correderas (23) , las cuales están dispuestas de cada lado lateral de las telas (1, 2) . Los cables o correas se mantienen tensos mediante poleas (24, 25) confinadas en las correderas (23) . La distancia entre las dos poleas (1, 2) determina la altura de dichas correderas (23) . Esta distancia depende de la distancia focal de las lentes de Fresnel (17) utilizadas. Se sitúa generalmente entre 50 mm y 500 mm. Según una quinta modalidad de la presente invención, las lentes de Fresnel lineales (17) se sustituyen por lentes de Fresnel concéntricas (26) y las líneas de celdas fotovoltaicas (19) dispuestas en la tela inferior (2) se 10 sustituyen por celdas fotovoltaicas (27) dispuestas en cada punto focal de la lente de Fresnel concéntrica (Figura 6) . Según una sexta modalidad (figuras 7, 8 y 9) , el primer elemento (1) está constituido por un conjunto de barras (28) rígidas de aluminio soportadas por varillas articuladas (29) que permiten mover dichas barras (28) entre una posición retraída y una posición desplegada. El segundo elemento (2) se constituye por su parte de una tela (2) compuesta de una sucesión de parábolas lineales (30) , estando dichas parábolas cubiertas por un reflector (31) . Un hilo metálico o de plástico con memoria de forma (figura 15) está dispuesto entre el reflector (31) y la tela (2) para que el haz de cada parábola (30) presente un ancho idéntico que se encuentra entre 100 mm y 500 mm cuando la tela (2) esta completamente desplegada. Se disponen diversas correas (33) a intervalos regulares en perpendicular a las parábolas lineales (30) a lo largo de todo lo largo de la tela (2) estando dispuestas dos de ellas de cada lado de dicha tela (2) . Estas correas (33) , de las cuales un extremo es solidario al soporte (3) y el otro de sus extremos es solidario al friso (9) , garantizan la sujeción de dichas parábolas (30) sobre un solo plano. Diversos polígonos (34) están dispuestos al menos en cada extreme del soporte (3) en forma de tubo. En el momento del repliegue del toldo o del entoldado, las parábolas lineales (30) se enrollan sobre el tubo (3) mientras que las correas (33) se ajustan al contorno de los polígonos (34) . Los puntos de ensamblaje de la correa (33) con la tela (2) se posicionan en un vértice del polígono (34) que esta tangente a la superficie del tubo (3) . Este modo de enrollamiento permite que las correas (33) estén siempre tensas cuando la tela (2) se enrolla sobre el soporte (3) .
La superficie inferior de cada barra (28) está cubierta por una cinta de celdas fotovoltaicas (35) sobre las cuales se ajusta a aproximadamente 10 mm una hilera de lentes de Fresnel (36) preferiblemente concéntricas (figura 11) . Dichas barras (28) están dispuestas para posicionar las lentes (36) en la línea focal de cada parábola lineal (30) . Esta reflexiona y concentra la radiación solar, por un factor que varia generalmente entre 10 y 20, sobre las lentes de Fresnel (36) . Cada lente (36) concentra de nuevo la radiación sobre las celdas (35) . Estas últimas pueden ser por ejemplo de silicio monocristalino o de enlaces múltiples con una superficie de algunos mm2. Se puede alcanzar un factor de concentración de mas 2.000 veces cuando se utilizan las celdas (35) de enlaces múltiples. En este caso, el calor liberado por estas últimas se disipa a través de las barras (28), enfriándose estas por ventilación natural. Con el fin de aumentar el coeficiente de disipación de calor, las barras (28) son generalmente tubulares. En una variante del sexto modo de ejecución, el hilo metálico o de plástico (32) se sustituye por una lamina perforada (32'). Esta tiene una rigidez suficiente para mantener el haz de parábolas (30) sobre un solo piano sin la utilización de las correas (33) . Contrariamente a las modalidades anteriores, el rendimiento de las celdas (35) inherente a esta modalidad no se ve prácticamente afectado por el desplazamiento del sol sobre el eje este-oeste. Según una séptima modalidad de la presente invención, el conjunto de las barras (28) esta dispuesto bajo la tela (1) . Es constituida por película (16) flexible y transparente totalmente formada por lentes de Fresnel lineales (17) , tal como se describe en la cuarta modalidad. La superficie superior de dichas barras (28) comprende celdas (37) sobre las cuales se agregan otras lentes de Fresnel (38) preferiblemente concéntricas. El toldo o el entoldado, descrito de conformidad con diferentes modalidades anteriormente mencionadas, comprende generalmente un sistema de inclinación de las telas (1, 2) en el eje norte-sur accionado por gatos eléctricos (no ilustrados) . Algunas modalidades pueden comprender un motorreductor (39) destinado a hacer girar dichas telas (1, 2) sobre el eje este-oeste mediante una corona (40) dispuesta sobre un eje axial (41) . Un reloj programado permite controlar el motorreductor (39) y/o los gatos para posicionar las telas (1, 2) en cualquier momento del día en perpendicular a la radiación solar para obtener un rendimiento máximo. El toldo o el entoldado de simple protección solar destinado a las terrazas, pérgolas o jardines, se convierte de este modo en un heliostato capaz de transformar la máxima energía solar en energía eléctrica a lo largo de todo el año. De conformidad con diferentes modalidades expuestas anteriormente, la presente invención presenta una multitud de ventajas : - La superficie utilizada por las celdas fotovoltaicas se divide aproximadamente en dos, lo que reduce sensiblemente el coste de fabricación. El peso del toldo o del entoldado se reduce considerablemente . - El rendimiento eléctrico se amplía gracias a la explotación óptima de las radiaciones solares directas y difusas, así como de las radiaciones infrarrojas procedentes del calentamiento del reflector (7) y de las celdas solares. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro a partir de la presente descripción de la invención.

Claims (16)

  1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones . 1. Toldo o entoldado fotogenerador, caracterizado porque comprende un primer y un segundo elementos en forma de una tela flexible o de un conjunto de barras, pudiendo los dos elementos evolucionar entre una posición retraída y una posición desplegada, estando el primer elemento generalmente superpuesto en paralelo sobre el segundo elemento a una cierta distancia cuando estos se despliegan, estando dispuestas celdas fotovoltaicas en uno y/o el otro de estos elementos, estando la superficie fotovoltaica activa de dichas celdas situada sobre la superficie superior y/o inferior del primer elemento y/o sobre la superficie superior del segundo elemento, dejando pasar el primer elemento, al menos en parte, la luz del sol cuando los dos elementos están desplegados, estando los dos elementos desplegados de manera que la luz sea dirigida sobre la superficie fotovoltaica activa de dichas celdas situadas en la superficie inferior del primer elemento y/o sobre la superficie superior del segundo elemento .
  2. 2. Toldo o entoldado fotogenerador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo elemento es una tela que comprende sobre su superficie superior un reflector.
  3. 3. Toldo o entoldado fotogenerador de conformidad con reivindicación 2, caracterizado porque el primer elemento es una tela, susceptible de enrollarse sobre un soporte, estando dicha tela constituida por una película transparente que comprende celdas fotovoltaicas bifaciales, siendo el segundo elemento susceptible de enrollarse bien sobre el soporte bien sobre un segundo soporte .
  4. 4. Toldo o entoldado fotogenerador de conformidad con reivindicación 3, caracterizado porque dichas celdas están encapsuladas en la película transparente.
  5. 5. Toldo o entoldado fotogenerador de conformidad con reivindicación 4, caracterizado porque el espaciamiento entre cada celda fotovoltaica encapsulada se sitúa entre 0, y 3 mm.
  6. 6. Toldo o entoldado fotogenerador de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el primer elemento es una tela formada por diversas cintas constituidas por películas finas bifaciales flexibles que comprenden celdas fotovoltaicas, estando cada una de dichas cintas separada por una banda de película transparente, reflejando el segundo elemento la radiación soldar directa y difusa que haya atravesado dichas bandas sobre la cara inferior de las películas .
  7. 7. Toldo o entoldado fotogenerador de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque cada banda transparente esta constituida por lentes de Fresnel lineales, los cuales concentran la radiación solar directa sobre una línea de celdas fotovoltaicas dispuestas sobre el reflector.
  8. 8. Toldo o entoldado fotogenerador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer elemento es una tela constituida por una película flexible y transparente totalmente formada por diversas lentes de Fresnel lineales destinadas a concentrar la radiación directa del sol sobre diversas líneas de celdas fotovoltaicas dispuestas sobre la superficie superior del segundo elemento, siendo dicho segundo elemento también una tela.
  9. 9. Toldo o entoldado fotogenerador de conformidad con reivindicación 1, caracterizado porque el elemento es una tela constituida por una película flexible y transparente que comprende lentes de Fresnel concéntricos destinadas a concentrar la radiación directa del sol sobre diversas celdas fotovoltaicas dispuestas sobre la superficie superior del segundo elemento, siendo dicho segundo elemento también una tela.
  10. 10. Toldo o entoldado fotogenerador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque por una parte el primer elemento esta constituido por un conjunto de barras soportadas por varillas articuladas, comprendiendo dichas barras en su superficie inferior diversas celdas fotovoltaicas sobre las cuales se ajustan lentes de Fresnel y por otra parte, el segundo elemento es una tela constituida por una sucesión de parábolas lineales, estando estas cubiertas por un reflector.
  11. 11. Toldo o entoldado fotogenerador de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque una lámina perforada o un hilo metálico o de plástico con memoria de forma esta dispuesto entre el reflector y la tela para que cada parábola presente un ancho idéntico cuando la tela está completamente desplegada.
  12. 12. Toldo o entoldado fotogenerador de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque se disponen diversas correas a intervalos regulares en perpendicular a las parábolas lineales a lo largo de toda la longitud del toldo o del entoldado, siendo uno de los extremos de cada correa solidario al soporte, siendo el otro de sus extremos solidario a un friso para mantener el haz de cada parábola en un solo plano.
  13. 13. Toldo o entoldado fotogenerador de conformidad con reivindicación 1, caracterizado porque el elemento es una tela constituida por una película flexible y transparente totalmente formada por diversas lentes de Fresnel destinadas a concentrar la radiación directa del sol sobre diversas celdas fotovoltaicas dispuestas sobre la superficie superior del segundo elemento, estando el segundo elemento constituido por un conjunto de barras.
  14. 14. Toldo o entoldado fotogenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un sistema de inclinación de las telas que comprende gatos eléctricos controlados por un reloj .
  15. 15. Toldo o entoldado fotogenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un motorreductor destinado a hacer girar dichas telas mediante una corona dispuesta sobre un soporte axial solidario al toldo o al entoldado, siendo controlado dicho motorreductor por un reloj .
  16. 16. Toldo o entoldado fotogenerador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende dos correderas posicionadas de cada lado lateral de las telas, estando unas poleas dispuestas en dichas correderas para de este modo mantener tensos los cables o las correas solidarias a dichas telas .
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