MX2012014345A - Poste con modulos sorales. - Google Patents
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Abstract
Se revelan postes que tienen capacidades de energía solar y más específicamente postes que incluyen módulos solares (de aquí en adelante en la presente "postes solares"). En algunas modalidades, los módulos solares son colocados dentro de un poste solar. Un módulo solar puede incluir, por ejemplo, una celda solar y por lo menos una superficie reflejante plana situada cerca de la celda solar. Las superficies reflejantes reflejan y enfocan luz sobre las celdas solares, incrementando mediante esto la cantidad de luz y energía recolectada por las celdas solares individuales.
Description
POSTE CON MODULOS SOLARES
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La mayoría de los accesorios de iluminación son energizados directamente por la red eléctrica nacional. Dado el énfasis prevaleciente sobre el ahorro de energía y fuentes de energía verdes, los sistemas de iluminación de exteriores son una plataforma irresistible para la aplicación de tecnologías de energía renovable, tales como energía eólica y generación de energía solar. Algunos sistemas de iluminación de exteriores incluyen armazones estructurales que pueden ser usados para más de un propósito. Por ejemplo, una estructura puede incluir señalización, iluminación, marcación del camino, etc. Además, los sistemas de iluminación de exteriores pueden incorporar tecnologías de energía renovable con poco impacto negativo sobre el uso de suelo y planeación. Además, el equipo, de iluminación de exteriores provee una manera práctica altamente visible para que los propietarios demuestren su compromiso con las llamadas iniciativas "verdes". Esto es en contraste con muchas prácticas de construcción verdes (por ejemplo, el uso de materiales avanzados o componentes de eficiencia más altas) que son relativamente invisibles a los clientes o el público. Tal visibilidad es incrementadamente importante ya que las empresas buscan aparecer más ambientalmente concernientes con el público.
Los accesorios de iluminación de exteriores de energía solar o energía eólica han sido diseñados comúnmente para operación autónoma o "fuera de la red eléctrica". Tales accesorios de iluminación autónomos emplean en general baterías que son cargadas por el sol y/o el viento. En la noche o en ausencia de viento, los accesorios de iluminación operan al extraer energía de las baterías. Las baterías pueden almacenar suficiente energía para, poner en operación los accesorios de iluminación por varios días sin viento o luz del sol. Sin embargo, pocos sistemas autónomos existentes son aptos de proveer niveles de luz iguales .a aquellos de los sistemas de iluminación eléctricos convencionales a espaciamientos de postes convencionales y periodos extensos del tiempo no cooperante son problemáticos. Además, los sistemas autónomos son relativamente caros y requieren mantenimiento periódico. La vida de la batería varia comúnmente de alrededor de cuatro a siete años y los reemplazos cuesta comúnmente tanto como diez veces la cantidad de energía ahorrada en aquel periodo. Los costos de los postes y costos de instalación son más altos también debido a la presencia de componentes de sistema adicionales y su impactó sobre la carga del viento. Tanto las turbinas de viento como los paneles solares crean resistencia al viento, lo que se traduce en un momento de vuelco incrementado, especialmente cuando las turbinas o paneles están ubicados cerca de la parte posterior del poste, como es típico. El poste y su base de concreto deben también ser ambos dimensionados para resistir este movimiento de vuelco, incrementando significativamente los costos de instalación. Otra deficiencia de los sistemas autónomos convencionales tiene que ver con la estética. Muchas personas consideran a los paneles solares grandes y turbinas de viento desagradables. Su orientación, es escogida usualmente para maximizar la cantidad de energía producida y esta orientación raramente complementa la arquitectura de los alrededores o el paisaje. Sin embargo, los sistemas autónomos pueden ofrecer la ventaja de independencia de la red eléctrica nacional, lo que puede ser importante en donde la energía eléctrica no está disponible, tales como países del tercer mundo y parques nacionales o en tiempos de desastres naturales o desastres artificiales .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Modalidades de la presente invención son concernientes con postes que tienen capacidades de energía solar y más específicamente postes que incluyen módulos solares (de aquí en adelante en la presente "postes solares") . En algunas modalidades, los módulos solares son colocados dentro de un poste solar. Un módulo solar puede incluir, por ejemplo .una celda solar y por lo menos una superficie reflejante situada cerca de la celda solar. La superficie reflejante refleja y enfoca la luz sobre la celda solar, incrementando mediante esto la cantidad de luz y energía recolectada por las celdas solares individuales.
Los términos "invención", "la invención", "esta invención" y "la presente invención" usados en esta patente pretenden referirse ampliamente a toda la materia de esta patente y las reivindicaciones de patente a continuación. Afirmaciones que contienen estos términos no deben ser entendidos para limitar la materia descrita en la presente o limitar el significado o alcance de las reivindicaciones de patente a continuación. Modalidades de la invención cubiertas por esta patente son definidas por las reivindicaciones a continuación, no por esta breve descripción de la invención. Esta breve descripción de la invención es una vista general de alto nivel de varios aspectos de la invención y presenta algunos de los conceptos que son descritos adicionalmente en la sección de descripción detallada a continuación. Esta breve descripción de la invención no pretende identificar elementos clave o esenciales de la materia reivindicada, ni pretende ser usada de manera aislada para determinar el alcance de la materia reivindicada. La materia debe ser entendida por referencia a toda la especificación de esta patente, todas las figuras y cada reivindicación.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Modalidades ilustrativas de la presente invención son descritas en detalle posteriormente en la presente con referencia a las siguientes figuras de los dibujos:
La Figura 1A es una vista en perspectiva de un poste solar de acuerdo con algunas modalidades de la invención.
La Figura IB es una vista en perspectiva de una porción de un poste solar con una cabeza de luminaria de acuerdo con algunas modalidades de la invención.
La Figura 2 es una rebanada en sección transversal de una porción estructural de un poste solar de acuerdo con algunas modalidades de la invención.
La Figura 3 es una vista en perspectiva de un módulo de poste solar de acuerdo con algunas modalidades de la invención.
La Figura 4 es una vista- en perspectiva parcialmente detallada de una pluralidad de módulos solares mostrados en la Figura 3 dispuestos dentro de una abertura de un poste solar de acuerdo con algunas modalidades de la invención.
La Figura 5 es una vista en corte de un poste solar con módulos solares asociados de acuerdo con algunas modalidades de la invención.
La Figura 6 es una vista detallada del poste solar y módulos solares asociados de la Figura 5.
La Figura 7 es una celda solar que puede ser usada en algunas modalidades de los módulos solares.
La Figura 8 es una vista de una sección solar y una sección inferior de un poste solar acoplados conjuntamente para formar un solo poste solar más grande de acuerdo con algunas modalidades de la invención.
La Figura 9A y 9B son vistas en perspectiva y laterales de un alojamiento de conjunto de modulo solar de acuerdo con algunas modalidades de la invención.
La Figura 9C es un conjunto de modulo solar con múltiples módulos solares colocados dentro del conjunto de 'acuerdo con algunas modalidades de la invención.
La Figura 9D es una porción de un poste solar con un conjunto de modulo solar dispuesto dentro del poste solar de acuerdo con algunas modalidades de la invención.
La Figura 10 es una porción de un poste solar con una lenta protectora de acuerdo con algunas modalidades de la invención .
DESCRIPCIÓN DETALLADA
La materia de las modalidades de la presente invención es descrita en la presente con especificidad para satisfacer requerimientos estatutarios, sin embargo esta descripción no pretende necesariamente limitar el alcance de las reivindicaciones. La materia reivindicada puede ser implementada de otras maneras, puede incluir diferentes elementos o etapas y puede ser usada en conjunción con otras tecnologías existentes o futuras. Esta descripción no debe ser interpretada que implique algún orden o arreglo particular entre varias etapas o elementos, excepto cuando el orden de etapas o arreglo de elementos individuales sea descrito explícitamente.
Modalidades de la presente invención son concernientes con postes con capacidades de generación de energía solar. En algunas modalidades, un poste solar puede incluir celdas solares que son colocadas dentro de un poste. Elementos ópticos reflejantes y/o de refracción pueden ser usados para enfocar la luz solar sobre las varias celdas solares. Un poste solar puede ser acoplado con la red eléctrica y puede proveer energía a la red eléctrica. Un poste solar puede incluir una o más baterías que almacenan energía eléctrica recibida de la luz del sol. En algunas modalidades, un poste solar puede incluir luces u otros componentes eléctricos que pueden ser energizados directamente de celdas solares, baterías y/o la red eléctrica.
La Figura 1A muestra el poste solar 110 de acuerdo con algunas modalidades de la invención. El poste solar 110 incluye la sección superior 170, sección solar 150 y sección inferior 160. La sección inferior 160 es mostrada acoplada con la base 180. La sección superior 170 puede ser acoplado con un accesorio eléctrico; por ejemplo, una cabeza de luminaria 105 mostrada en la Figura IB. La sección solar 150 puede incluir un canal con una pluralidad de celdas solares, reflectores, módulos solares y/o conjuntos solares dispuestos en el mismo, como se discute en más detalle posteriormente en la presente. La sección superior 170, sección solar 150 y sección inferior 160 pueden ser formados integralmente como un solo poste monolítico. Sin embargo, en algunas modalidades, cada sección es formada separadamente y luego ensamblada para formar un poste. La sección solar 150 puede ser acoplada con la sección superior 170, sección inferior 160 u otra sección solar, por ejemplo de una manera de caja y espiga como se muestra en la Figura 8. Sin embargo, otros acoplamientos mecánicos serian fácilmente entendidos por aquel de habilidad en el arte y son ciertamente contemplados en la presente. Un sistema solar puede incluir cualquier combinación de poste solar 110, base 180 y/o cabeza de luminaria 105.
El poste solar 110 puede ser construido de cualquier material que tiene integridad estructural apropiada para soportar las condiciones exteriores típicas experimentadas por los accesorios de iluminación de exteriores, tales como lluvia y esfuerzo del viento. Ejemplos no limitantes incluyen acero, aluminio, fibra de vidrio, concreto y plástico. En algunas modalidades, el poste solar 110 o cualquiera de sus partes constituyentes puede ser extruido de cualquiera de estos materiales.
La Figura IB ilustra una modalidad del poste solar 110 con la cabeza de luminaria 105 montada sobre el poste solar 110. La cabeza de luminaria 105 puede ser acoplada con la sección superior 170. Como se muestra en la figura, la cabeza de luminaria 105 se puede deslizar sobre la sección superior 170. Varias otras técnicas pueden ser usadas para acoplar la sección superior 170 con la cabeza de luminaria 105. La cabeza de luminaria 105 puede alojar, entre otras cosas, una fuente o fuentes de luz.
La cabeza de luminaria 105 puede incluir por ejemplo diodos emisores de luz, lámparas fluorescentes, lámparas fluorescentes compactas, lámparas HID, lámparas de haluro de metal, lámparas de sodio de alta presión y lámparas de vapor de mercurio. Un balastro o accionador (dependiendo de la fuente de luz) puede estar alojado en la cabeza de luminaria 105 o poste solar 110. Mientras que la cabeza de luminaria 105 es descrita como un dispositivo de iluminación, cualquier tipo de accesorio eléctrico puede ser usado.
Como se discute en mucho mayor detalle a continuación, la sección solar 150 puede incluir una pluralidad de celdas solares 120 dispuestas a lo largo de su longitud que pueden ser usadas para recolectar energía solar y convertirla en electricidad. El balastro o accionador puede ser conectado eléctricamente a la red de energía eléctrica nacional que puede suministrar electricidad a la cabeza de luminaria 105. Sin embargo, el balastro o accionador puede también ser conectado eléctricamente a las celdas solares dispuestas dentro del poste solar o una batería interna. Así, la red eléctrica nacional, los módulos solares, una batería o cualquier combinación de los mismos pueden energizar la(s) fuente (s) de luz en la cabeza de luminaria 105.
Modalidades de la invención no están limitadas a aplicaciones de accesorio de iluminación. Más bien, la cabeza de luminaria puede ser cualquier accesorio energizado eléctricamente. Además, a la extensión que el poste solar 110 incluye una cabeza de luminaria, modalidades de la invención no pretenden estar limitadas para uso con una cabeza de luminaria específica como la cabeza de luminaria 105 ilustrada en la Figura IB. Más bien, el poste solar 110 puede ser usado con cualquier cabeza de luminaria apropiada, accesorio de iluminación, accesorio eléctrico y/o con cualquier fuente o fuentes de luz asociadas.
En algunas modalidades, el canal (o abertura) 115 es provisto a lo largo de por lo menos una porción de la longitud del poste solar 110 y más específicamente a lo largo de la sección solar 150 del poste solar 110. Una pluralidad de celdas solares 120 y una pluralidad de superficies reflejantes (incluyendo pero no limitado a, las superficie reflejante posterior 125 y/o superficies reflejantes laterales 130) pueden ser dispuestas dentro del canal 115. Las celdas solares 120 y superficie reflejante posterior 125 y/o superficies reflejantes laterales 130 pueden ser dispuestas dentro del canal 115 como parte de un módulo solar (por ejemplo, modulo solar 535 mostrado en las Figuras 3 y 4 discutido en más detalle posteriormente en la presente) o como parte de un conjunto solar (por ejemplo, conjunto solar 900 mostrado en la Figura 9A y Figura 9B) .
La Figura 2 ilustra una forma de sección transversal posible de la sección solar 150. En algunas modalidades, la sección solar 150 es sustancialmente redondeada e incluye el canal 115 al cual las celdas solares 120 y/o superficies reflejantes posteriores 125 son dispuestas. La sección solar 150 puede tener una sección transversal sustancialmente en forma de C a lo largo de toda o parte de la longitud del poste, en donde el canal 115 forma la porción interna de la "C" en el canal 115. Sin embargo, la sección transversal de la sección solar 150 y/o canal 115 puede tener cualquier forma; por ejemplo, en forma de U, rectangular, poligonal u oval. La sección solar 150 puede ser por lo menos parcialmente hueca para crear un pasaje 205 para facilitar el enfriamiento por convección de las celdas solares 120 y/o proveer una cámara dentro de la cual se puede hacer correr el cableado. Además, uno o más orificios de ventilación pueden ser provistos a lo largo de la longitud de la sección solar 150 para promover el enfriamiento por corriente de aire de convección pasivo de las celdas solares 120.
La Figura 3 muestra la estructura del módulo solar 300 de acuerdo con algunas modalidades de la invención y la Figura 4 muestra un numero de estructuras de modulo solar 300 incrustadas de la sección transversal 150 del poste solar 110. La estructura de modulo solar 300 puede incluir una superficie base 310 (sobre la cual una celda solar 120 puede ser asentada) , una pared posterior 315 y dos paredes laterales 320. Las superficies reflejantes pueden ser montadas sobre o manufacturadas como parte de la parte posterior 315 y paredes laterales 320, como se discute posteriormente en la presente. La superficie base 310 puede ser formada de un material que tiene propiedades térmicas apropiadas para absorber calor o transferir el calor generado por una celda solar a lo lejos de la celda solar (por ejemplo, celda solar 120) . La superficie base 310 puede o puede no ser altamente especular y tener alta reflectividad. La pared posterior 315 y paredes laterales 320 pueden ser formadas de un material que tiene propiedades térmicas apropiadas para absorber o transferir calor generado por las celdas solares 120; por ejemplo aluminio. Como otro ejemplo, la pared posterior 315 y paredes laterales 320 pueden ser fabricadas de material no térmicamente conductor tales como plásticos o plásticos metalizados. En algunas modalidades, estas superficies pueden ser altamente especulares y altamente reflejantes aun si tal presentación reduce su capacidad térmica y/o conductividad térmica. Además, la pared de base, pared posterior y paredes laterales pueden ser formadas integralmente o pueden ser formadas separadamente y ensambladas para formar la estructura de modulo solar 300.
Como se muestra en la Figura 4, la celda solar 120 puede ser colocada sobre la superficie base 310 de una estructura de modulo solar 300. La celda solar 120 puede comprender cualquier celda solar apropiada 120 conocida para el experimentado en el arte. Ejemplos no limitantes incluyen celdas solares de película delgada, silicio mono cristalino y silicio poli cristalino. En algunas modalidades de la invención, cada celda solar 120 puede ser empacada individualmente, en donde el empaque comprende un soporte estructural que provee resistencia estructural, conductividad térmica y/o aislamiento eléctrico y que tiene un coeficiente de expansión térmica similar como la celda solar 120. Adicionalmente, cada . celda solar 120 puede tener un recubrimiento transparente que provee resistente a la intemperie y aislamiento eléctrico. En algunas modalidades, las celdas solares 120 son celdas solares de tamaño estándar 120, de tal manera que el costo global y complejidad de poste solar o modulo solar son reducidos. En algunas modalidades, las celdas solares tienen dimensiones estándar en base al tamaño del recuadro del material de celda solar fue vaciado y los parámetros restantes del poste solar o modulo solar son escogidos para permitir la incorporación de las celdas solares empacadas sin cortar o- alterar de otra manera las dimensiones estándar de las celdas solares.
La Figura 7 es una vista superior de una celda solar empacada que puede ser usada en las varias modalidades de la invención. La celda solar 120 puede incluir cualquier número de alambres 705 que pueden usados para conducir la electricidad generada en la celda solar 120. En algunas modalidades, los alambres 705 pueden conducir electricidad a una batería, un circuito de iluminación y/o una red de energía. Cualquier tipo de dispositivo que pueda convertir la radiación solar a electricidad puede ser en las varias modalidades.
En algunas modalidades la pared posterior 315 y/o las paredes laterales 320 de la estructura de modulo solar 300 puede incluir superficies reflejantes para formar la superficie reflejante posterior 125 y superficies reflejantes laterales 130. En una modalidad, la superficie reflejante posterior 125 y superficies reflejantes laterales 130 son formadas al pulir la pared posterior 315 y paredes laterales 320 de la estructura de modulo solar 300 para volverlas altamente reflejantes y/o especulares. En otras modalidades, la pared posterior 315 y paredes laterales 320 de la estructura de modulo solar 300 son tratadas con un material reflejante tal como un recubrimiento reflejante o una hoja reflejante formada, pre-terminada . Un ejemplo no limitante de tal material reflejante es MIDO-SUN® (Alanod-Solar GmbH & Co.). En algunas modalidades, algunas o todas las superficies reflejantes pueden ser planas.
El modulo solar 355 puede ser construido de la estructura de modulo solar 300 mediante acoplamiento de la celda solar 120 con la superficie base 310, como se muestra en la Figura 4 y mediante acoplamiento de reflectores con o pulido de la pared posterior 315 y lo pared lateral 320 para formar la superficie reflejante posterior 125 y superficies reflejantes laterales 130 del módulo solar 355. Asi, en tanto que esta revelación puede discutir aspectos de módulos solares 355, estos detalles se pueden aplicar a estructuras de módulos solares 300 y viceversa, puesto que los módulos solares 355 son esencialmente estructuras de modulo solar 300 equipadas con las celda soldar 120 y vueltas reflejantes.
Múltiples módulos solares 355 pueden ser dispuestos dentro de la longitud del canal 115, como se muestra en la Figura 4. En algunas modalidades, múltiples módulos solares 355 pueden formar un patrón de peldaño de escalera o diente de sierra alternante. Los módulos solares 355 pueden ser retenidos en el canal 115 mediante cualquier medio apropiado conocido para aquel de habilidad ordinaria en el arte. Por ejemplo, los módulos solares 355 pueden ser pegados a una porción estructural de la sección solar 150 dentro del canal 155 o retenidos utilizando tornillos u otros sujetadores mecánicos apropiados. Los módulos solares 355 pueden pero no tienen que incluir lengüetas 365 que pueden ser usadas para acoplar o colocar un módulo solar 355 dentro del canal 115. Las lengüetas 365 se pueden extender hacia afuera y se pueden acoplar con la ranura (no mostrada) formada con la pared de canal 115 para asegurar el modulo solar 355 dentro del canal 115.
En algunas modalidades, múltiples estructuras de modulo solar 300 no son formadas integralmente. En lugar de esto, los módulos solares 355 pueden ser entrelazados. A manera de ejemplo, cada módulo solar 355 puede ser provisto con el gancho 325 (véase Figura 5) que se extiende desde la pared posterior 315 y un resalto 330 que se extiende a lo largo de la superficie de base 310 de la estructura de modulo solar 300. El gancho 325 de un primer módulo solar se acoplar con el resalto 330 de una segunda estructura de modulo solar adyacente 300 y el gancho 325 del segundo módulo solar se acopla con el resalto 330 de un tercer módulo solar adyacente y asi sucesivamente. Una serie de módulos solares entrelazados 355 son formados. También, como se muestra en la Figura 3, en algunas modalidades, una estructura de modulo solar 300 puede tener la ranura 335 para hacer pasar los componentes de cableado (tales como conductores eléctricos) de la celda solar 120 para conexión (en serie o en paralelo) a las celdas solares 120 de otros módulos solares 355.
En tanto que los módulos solares 355 han sido descritos como módulos discretos que son ensamblados conjuntamente, los módulos solares 355 pueden ser formados integralmente y la celda soplar 120 y/o conjunto de reflector puede luego ser insertado al canal 115 de manera modular con los módulos solares 355. Además, mientras que los postes solares descritos en la presente pueden incluir un solo canal 115 e hilera de módulos solares 355, cualquier número de aberturas (o canales) en cualquier número de sitios pueden ser provistos sobre el poste solar 110. Además, los módulos solares 355 pueden ser colocados adyacentes a otros módulos solares a lo largo tanto de la longitud como del ancho del poste, de tal manera que los módulos solares 355 se pueden extender lado a lado a lo largo de la longitud del canal 115. Módulos solares 355 pueden también ser provistos en sitios discretos sobre el poste solar 110.
La superficie reflejante posterior 125 y superficies reflejantes laterales 130 de cada módulo solar 355 pueden servir para reflejar y enfocar la luz sobre la celda solar 120, incrementado mediante esto la cantidad de luz recolectadas por una celda solar individual. En -algunas modalidades, el poste solar 110 puede ser orientado de tal manera que los módulos solares 355 están de frente en la dirección de brújula que maximiza la luz del sol incidente sobre los módulos solares-sur en el hemisferio norte, por ejemplo. En algunas modalidades, cada celda solar está expuesta directamente al sol. Además, los rayos del sol que chocan con la superficie reflejante posterior 125 y/o las superficies reflejantes laterales 130 son reflejados por lo menos parcialmente y dirigidos sobre la celda solar 120. Esto es equivalente a producir imágenes adicionales del sol que son dirigidas a las celdas solares 120 en todo el día para incrementar la cantidad total de energía absorbida por las celdas solares 120.
Las celdas solares 120 a su vez, pueden ser conectadas eléctricamente a la red eléctrica ("la red") (por ejemplo, una red eléctrica nacional) . Las celdas solares 120 pueden ser conectadas a la red de energía por cualquier medio conocido para aquel de habilidad ordinaria en el arte. Por ejemplo, la energía generada por las celdas solares 120 se puede hacer pasar a través de un inversor de energía que convierte la energía de corriente directa (CD) a energía de corriente alterna (CA) . Tal inversor podría estar ubicado dentro o cerca del poste solar 110. En la luz del día, cuando un accesorio de iluminación comúnmente no está en operación (esto es, no extrae energía de la red) , las celdas solares 120 pueden proveer electricidad a la red de energía. Por ejemplo, las celdas solares 120 podrían reabastecer de energía a la red con algo de energía que el accesorio de iluminación extrajo de la red la noche previa. Esta sincronización puede ser especialmente ventajosa debido a que la demanda de energía en la red es usualmente más alta durante el día. En contraste, la demanda de energía en la red es más baja en la noche cuando los accesorios de iluminación extraen energía de la red eléctrica. El uso de postes solares de esta manera elimina la necesidad de baterías que son requeridas en accesorios de iluminación energizados por energía solar autónomos (lo que reduce tanto el costo como el peso) , reduce los requerimientos de mantenimiento y se comporta con diseños más diversos y estéticamente agradables. Además, el uso de tales postes elimina extensamente preocupaciones concernientes con los patrones del tiempo y con la habilidad para obtener consistentemente niveles de luz recomendados para una aplicación particular.
En algunas modalidades, la energía recolectada por las celdas solares 120 puede ser usada para energizar directamente un accesorio de iluminación (por ejemplo, la (s) fuente (s) de luz en la cabeza de luminaria 105) o cargar una batería. En lugar de reabastecer la red eléctrica, la energía recolectada por las celdas solares 120 durante el día puede ser almacenada localmente en baterías, por ejemplo y luego usada para energizar el accesorio de iluminación en la noche.
En algunas modalidades, el poste solar 110 puede ser acoplado con dispositivos de iluminación del días, tales como luces de advertencia de tráfico centellantes, luces de cruce de peatones centellante, luces de parada, etc. En tales modalidades, la energía generada de las celdas solares 120 puede energizar directamente las luces durante el día y/o energía almacenada o energía almacenada o energía de la red eléctrica puede ser usada para energizar las luces durante la noche .
La orientación angular de la superficie reflejante posterior 125 y superficies reflejantes laterales 130 y celdas solares 120 puede ser seleccionada para maximizar la cantidad de luz del sol reflejada sobre las celdas solares 120. La superficie de base 310 de la estructura de modulo solar 300 puede ser inclinada a cualquier ángulo. Por ejemplo, la superficie de base 310 puede ser inclinada de 20° a 30° en relación con el eje horizontal. Como otro ejemplo, la superficie de base 310 puede ser inclinada 15° a 35° en relación con el eje horizontal. En algunas modalidades, la pared posterior 315 y paredes laterales 320 de la estructura de modulo solar 300 (y consecuentemente la superficie reflejante posterior 125 y/o superficie reflejante lateral 130 del módulo solar 355) son orientadas a un ángulo de entre alrededor de 0o y alrededor de 90° en relación con la celda solar 120 colocada sobre la superficie de base 310 de la estructura de modulo solar 300. Por ejemplo, el ángulo beta puede ser de aproximadamente 90°. Mientras más grande es el ángulo beta entre la superficie reflejante posterior 125 y la celda solar 120 (esto es, más abierta la estructura de modulo solar 300), más luz en la celda solar 120 puede reunir pero mientras es menos el número de celdas solares 120 que pueden ser colocadas dentro de una abertura de una longitud dada. Similarmente, al disminuir el ángulo beta permite la colocación de más celdas solares 120 en una longitud dada pero disminuye la cantidad de luz incidente sobre cada celda solar 120. Asi, el diseño de cada estructura de modulo solar 300 puede ser confeccionado dependiendo de las aplicaciones particulares también como restricciones de diseño. Además, la geometría de una pluralidad de módulos solares 355 (ya sea formados individualmente o no) colocados dentro de un poste solar 110 no necesitan ser las mismas.
Además de la geometría de los módulos solares 355 por sí mismos, la orientación de los módulos solares 355 dentro del canal 115 puede también impactar la eficacia de las celdas solares 120. En algunas modalidades, los módulos solares 355 son colocados en el poste solar 110 de tal manera que estén inclinados hacia abajo o hacia arriba entre alrededor de 0° y alrededor de 40° y en algunas modalidades alrededor de 30° en relación con el eje horizontal.
El poste solar 110 puede estar diseñado para disipar eficiente y efectivamente el calor generado por las celdas solares 120 para controlar la temperatura de las celdas y reducir mediante esto el impacto perjudicial que el calor excesivo puede tener sobre las celdas. Algo del calor generado por las celdas solares 120 puede ser conducido a y disipado por el poste solar 110. Además, el canal 205, formado a lo largo de la longitud del poste solar 110, también como cualesquier orificios de ventilación opcionales provistos en el poste solar 110, puede enfriar por convección el sistema, transportando el calor a lo lejos de las celdas solares 120.
Modalidades de módulos solares 355 y los postes solares 110 no están de ninguna manera limitados a uso en accesorios de iluminación. En algunas modalidades, los módulos solares como se describen anteriormente son dispuestos dentro de una abertura de un poste asociado además con un dispositivo de almacenamiento de energía local, tal como una batería, que puede ser usado para almacenar energía generada por los módulos solares durante el día y más tarde proveer dicha energía almacenada para energizar un accesorio de iluminación asociado con el poste solar sin ninguna dependencia de la red eléctrica. En algunas modalidades, un accesorio de iluminación asociado con un poste solar en la presente invención puede ser un accesorio de iluminación de exteriores autónomo.
La Figura 8 muestra un ejemplo de un mecanismo de conexión para acoplar la sección solar 150 con la sección del fondo 160. La sección del fondo 160 incluye la espiga 810 con tapa de espiga 805. La tapa de espiga 805 es una tapa del extremo en la parte superior de la espiga 810. La espiga 810 está diseñada para deslizarse dentro de la caja 825 de la sección solar 150. La caja 825 puede incluir un canal o ser parte de un canal que se extiende de toda la longitud de la sección solar 150 (por ejemplo, canal 115) o la caja 825 se puede extender solo parcialmente a través de la sección solar 150. Cada una de la sección solar 150 y la sección del fondo 160 tienen la misma forma general. Como se muestra, la sección solar 150 es en general en forma de C pero otras formas pueden ser usadas tales como forma de U. los postes pueden ser construidos al usar cualquier metodología de extrusión, al prensarlos a la forma y/o al formarlos a la forma. Los postes pueden tener cualquier número de resaltos internos, resaltos externos, refuerzos internos, refuerzos externos, ranuras para tornillos, conectores, juntas, formaciones internas y/o formaciones externas. Cada sección solar 150 puede incluir la caja 825 sobre el extremo opuesto del poste para acoplarse con un espiga de sección superior 170.
La espiga 810 puede proveer soporte estructural a la sección solar 150. Cuando es acoplada, la espiga 810 puede incrementar la resistencia estructural de la junta hecho con la sección solar 150. La espiga 110 también se puede extender dentro de la sección solar 150 y puede impartir resistencia estructural a la sección solar 150. La espiga 810 puede incluir la tapa de espiga 805. La tapa de espiga 805 puede incluir el corte 815. El corte 815 puede ser acoplado con el pasaje 205 para enfriamiento por convección . el corte 805 puede también proveer un canal para que los alambres eléctricos pasen a través de las varias porciones de los postes. En algunas modalidades, conectores eléctricos pueden ser incluidos con la espiga 810 y/o caja 825. Estas conexiones eléctricas pueden también ser usadas para acoplar los postes a una luminaria y/o la red eléctrica nacional.
En algunas modalidades de la invención, el poste solar 110 puede ser construido de módulos de poste solar cada teniendo una longitud fija. Por ejemplo, un poste solar de 2.4 metros (8 pies) puede ser construido a partir de 4 módulos de postes solar con longitudes dé 0.6 metros (dos pies) . Estos módulos de poste solar pueden contener un número fijo de módulos solares y tener mecanismos de conexión para permitirles conectarse fácil y seguramente y pueden proveer conductividad eléctrica entre celdas solares. Al usar múltiples módulos de poste solar con una longitud discreta, un poste solar de longitudes más largas puede ser construido. Asi, un poste solar puede incluir uno o más módulos de poste solar cada uno teniendo un módulo solar 355 o un conjunto de módulos solares 355.
Algunas modalidades de módulos solares 355 son revelados como módulos independientes que pueden ser colocados y retenidos en un poste y pueden opcionalmente entrelazados con módulos adyacentes. Sin embargo, los módulps solares 355 no necesitan ser autónomos de otros módulos. Más bien los módulos solares 355 pueden ser provistos integrales con otros módulos .
Solo a manera de ejemplo, la Figura 9A muestra un alojamiento de modulo solar 900 que tiene cuatro compartimientos 915 cada uno configurado para alojar un módulo solar (por ejemplo, modulo solar 355) . Mientras que el alojamiento de modulo solar ilustrado 900 incluye cuatro compartimientos 915 cualquier número de compartimientos 915 pueden ser provistos en el alojamiento 900. El alojamiento de modulo solar 900 puede tener una longitud fija ('por ejemplo, 0.6 metros (2 pies)) y estar configurado para alojar un número fijo de módulos solares. Luego, los postes solares pueden ser poblados con uno o más alojamiento de modulo solar 900 dependiendo de la longitud del poste solar y/o del número de celdas solares requeridas para la aplicación. Al usar alojamientos de modulo solar 900, los postes solares pueden ser manufacturados para tener una longitud de canal 115 que puede acomodar múltiples alojamientos de modulo solar 900. En algunas modalidades, la longitud del alojamiento del módulo solar 900 es un múltiplo par de la longitud del canal 115. De esta manera, postes solares pueden ser construidos de varias longitudes utilizando múltiples alojamientos de modulo solar 900 de longitud fija.
En algunas modalidades, el alojamiento de modulo solar 900 puede ser construido de material no corrosivo y eléctricamente no conductor. En algunas modalidades, todo o porciones del alojamiento de modulo solar 900 pueden ser construidos de material térmicamente conductor. Por ejemplo, el alojamiento de modulo solar 900 puede ser construido de acero galvanizado, aluminio, resina, plástico, etc., o una combinación de los mismos.
Se pueden usar molduras 905 para dividir el alojamiento de modulo solar 900 en el compartimiento 915. En algunas modalidades, las molduras 905 incluyen lengüetas 906 que se extienden desde los lados de cada moldura 905. Se pueden proveer ranuras 910 en las paredes laterales 903 del alojamiento de modulo solar 900. La lengüeta 906 de una moldura 905 se pueden acoplar con la ranura 910 para soportar la moldura 905 en su lugar dentro del alojamiento de modulo solar 900. Aquel de habilidad en el arte entenderá fácilmente, sin embargo que los compartimientos 915 pueden ser formados en el alojamiento de modulo solar 900 de diferentes maneras. La ranura 910 puede ser colocada para asegurar que la moldura 905 sea angular apropiadamente después del acoplamiento de la moldura 906 con la moldura 910 via la lengüeta 906. La Figura 9B muestra una vista lateral del alojamiento de modulo solar 900 en la cual la ranura 910 está orientada a un ángulo T y asi, por extensión, asi también está la moldura 905 que se acopla con la ranura. En algunas modalidades, la ranura 910 puede ser angular para uso dentro de una latitud geográfica especifica o el ángulo puede depender del tamaño del alojamiento de modulo solar 900. En algunas modalidades, múltiples lengüetas pueden ser cortadas en el alojamiento de modulo solar 900 a diferentes ángulos. El fabricante o usuario puede luego adaptar el ángulo del arreglo solar dependiendo de la latitud y/o el diámetro del poste solar.
En algunas modalidades, un módulo solar 355 es insertado a cada compartimiento 915 dentro del alojamiento de modulo solar 900. La orientación del módulo solar 355 dentro del compartimiento 915 será determinada por la orientación de la moldura 905. Mientras que todos los módulos solares 355 pueden ser insertados y retenidos dentro del alojamiento de modulo solar 900, también es posible convertir un compartimiento 915 del alojamiento de moduló solar 900 esencialmente a un módulo solar. Esto se puede hacer al colocar una celda solar 120 sobre la moldura 905 del compartimiento 915 y volver reflejantes las superficies internas del alojamiento de modulo solar 900 dentro del compartimiento 915.
Se pueden usar lengüetas de fricción 940 para asegurar el alojamiento de modulo solar 900 dentro de un poste. Por ejemplo, las lengüetas de fricción 940 se pueden ajustar por fricción, ajustar a presión o apoyarse contra la pared de canal interior de un poste. La ranura 925 puede ser usada para tender alambres alámbricos a través del alojamiento de modulo solar 900, por ejemplo utilizando un arnés eléctrico.
La Figura 9C muestra el alojamiento de modulo solar 900 con módulos solares 355 colocados en el mismo. Las celdas solares 120, superficies reflejantes posteriores 125 y superficies reflejante lateral 130 son mostradas. La Figura 9D muestra el alojamiento de modulo solar 900 dispuesto dentro de la sección solar 150 del poste solar 110 y con la lente protectora 960. En algunas configuraciones, la lente protectora 960 puede proveer un sello con el poste solar 110 y puede proteger contra la penetración de agua. En algunas modalidades, la lente protectora 960 puede proveer filtración UV u otros beneficios ópticos. En algunas modalidades, la-lente protectora 960 puede ser construida de un material resistente al impacto, por ejemplo un material polimérico. En algunas modalidades, la lente protectora 960 puede proteger las celdas solares de daños del vandalismo y los semejantes. En algunas modalidades, la lente protectora 960 puede ser construida o tratada para oscurecer ciertos ángulos de visualización por propósitos estéticos y/o enfocar energía solar en ángulos deseados.
La Figura 10 muestra el poste solar 110 que incluye la lente protectora 960. En algunas modalidades, la lente protectora 960 puede tener un diámetro externo que coincide sustancialmente con el diámetro externo del poste solar 110. En algunas modalidades, la lente protectora 960 puede tener una porción de resalto 1005 en el (los) borde (s) de la lente que coincide con indentaciones 1010 sobre el poste solar 110. La lente protectora 960 se puede ajustar por inserción sobre el poste solar 110 via acoplamiento entre la indentación 1010 y la porción de resalto 1005. En algunas modalidades, juntas, grasa y/o sellos pueden también ser usados para asegurar un sellado apropiado.
Varias modalidades de la invención han sido descritas. Estas modalidades son ejemplos que describen varios principios de la presente invención .< umerosas modificaciones y adaptaciones de las mimas serán fácilmente evidentes para aquellos experimentados en el arte sin desviarse del espíritu y alcance de la invención. Por ejemplo, los conceptos descritos en la presente no necesitan estar limitados a aplicaciones de poste solar. Más bien, los módulos solares descritos en la presente' que incorporan reflectores planos pueden ' ser incorporados a una variedad de sustratos, incluyendo pero no limitado a un tejado o pared exterior de una construcción, una barda, una pared de retención, un plantador, una superficie exterior de un automóvil, aeronave o barco.
Diferentes arreglos de los componentes ilustrados en las figuras o descritos anteriormente también como componentes y etapas no mostrados o descritos son posibles. Similarmente, algunos elementos y subcombinaciones son útiles y pueden ser empleados sin referencia a otros elementos y subcombinaciones. Las modalidades de la invención han sido descritas por propósitos ilustrativos y no restrictivos y modalidades alternativas se harán evidentes a los lectores de esta patente. Asi, la presente invención no está limitada a las modalidades descritas anteriormente o ilustradas en las figuras y varias modificaciones y modalidades se pueden hacer sin desviarse de las reivindicaciones a continuación.
Claims (21)
1. Un poste solar caracterizado porque comprende: un elemento alargado que tiene una longitud y una pluralidad de módulos solares colocados por lo menos parcialmente dentro del elemento alargado a lo largo de la longitud del elemento alargado en donde cada módulo solar comprende una celda solar y por lo menos una superficie reflejante .
2. El poste solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos alguno de la pluralidad de módulos solares son colocados uno encima del otro a lo largo de la longitud del elemento alargado.
3. El poste solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos algunos de la pluralidad .de módulos solares son colocados lado a lado a lo largo de la longitud del elemento alargado.
4. El poste solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la pluralidad de módulos solares comprende un primer módulo solar y un segundo módulo solar interconectado con el primer módulo solar.
5. El poste solar de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el primer módulo solar comprende un resalto y un segundo módulo solar comprende un gancho que se acopla con el resalto para interconectar los primeros y segundos módulos solares.
6. El poste solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las celdas solares generan electricidad," en donde por lo menos algunos de la pluralidad de módulos solares son conectados eléctricamente con una red eléctrica y en donde por lo menos algo de la electricidad generada por las celdas solares de los módulos solares es suministrada a la red eléctrica.
7. El poste solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las celdas solares generan electricidad, en donde por lo menos algunos de la pluralidad de módulos solares son conectados eléctricamente con una batería y en donde por. lo menos algo de la energía solar generada por las celdas solares de los módulos solares es suministrada a la batería .
8. El poste solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento alargado comprende un canal y por lo menos algunos de la pluralidad de módulos solares fueron colocados parcialmente dentro del canal.
9. El poste solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la por lo menos una superficie reflejante comprende una superficie reflejante plana.
10. El poste solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la por lo menos una superficie reflejante es orientado en el módulo solar para dirigir la luz sobre la celda solar.
11. El poste solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la por lo menos una superficie reflejante es orientada por encima o al lado de la celda solar.
12. El poste solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos una superficie reflejante comprende una superficie reflejante plana y la celda solar comprende una superficie solar plana dispuesta a un ángulo en relación con la superficie reflejante plana.
13. El poste solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el ángulo entre la superficie de celda solar plana y por lo menos una superficie reflejante es de alrededor de 90°.
14. El poste solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además una fuente de luz.
15. El poste solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos algunos de la pluralidad de módulos solares son provistos dentro de un alojamiento que tiene una longitud de alojamiento.
16. El poste solar de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque el elemento alargado comprende un canal que tiene una longitud de canal y en donde el alojamiento es colocado dentro del canal.
17. El poste solar de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque la longitud de alojamiento es un múltiplo par de la longitud 'de canal.
18. El poste solar de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque por lo menos algunos de la pluralidad de módulos solares son provistos dentro de un primer alojamiento y un segundo alojamiento, en donde el primer alojamiento y el segundo alojamiento cada uno comprende una longitud y en donde la longitud del primer alojamiento es la misma como la longitud del segundo alojamiento.
19. Un poste solar caracterizado porque comprende: un poste alargado; un accesorio de iluminación acoplado mecánicamente con el poste y acoplado eléctricamente con una red eléctrica y una pluralidad de módulos solares colocados dentro del poste alargado, cada módulo solar comprende por lo menos una superficie reflejante y una celda solar orientada sustancialmente perpendicular entre si, en donde la pluralidad de módulos solares son acoplados eléctricamente a la red eléctrica.
20. Un método para abastecer energía, caracterizado porque comprende: proveer un poste solar que comprende un elemento alargado que tiene una pluralidad de módulos solares colocados por lo menos parcialmente dentro del elemento alargado, en donde cada módulo solar comprende una celda solar y por lo menos una superficie reflejante; acoplar eléctricamente por lo menos algunas de las celdas solares con de una red eléctrica o una batería; generar electricidad con las celdas solares y suministrar electricidad a la red eléctrica o la batería .
21. El método de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque el poste solar comprende un accesorio eléctrico y el método comprende además: acoplar eléctricamente el accesorio eléctrico con la red eléctrica y la batería energizar el accesorio eléctrico con electricidad de la red eléctrica o la batería.
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