PL230854B1 - Sposób wytwarzania blachodachówki modułowej ze zintegrowanym ogniwem fotowoltaicznym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Dziedzina wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania blachodachówki modułowej ze zintegrowanym ogniwem fotowoltaicznym. Baterie ogniw fotowoltaicznych instalowane na dachach stanowią coraz bardziej popularne źródło energii elektrycznej. Możliwość dopasowania tych nowych źródeł energii do typowych pokryć dachowych jest pożądana tak ze względów estetycznych jak i technicznych. Typowa blachodachówka jest szeroko stosowana, więc wytwarzanie dopasowanych do niej modułów zawierających grupę dachówek ze zintegrowanymi ogniwami fotowoltaicznym! stanowi przynajmniej częściową odpowiedź na to zapotrzebowanie. Wykorzystywanie całych modułów umożliwia redukcję ilości połączeń, a zatem redukcję kosztów i awaryjności zestawu.

Stan techniki

Dachówki ceramiczne/tworzywowe, połączone z ogniwami fotowoltaicznym! oraz sposoby ich wytwarzania są znane. Na przykład w dokumencie WO2013/122757 A1, zatytułowanym Photovoltaic Module Containing Shingled Photovoltaic Tiles and Fabrication Processes Thereof (poi. Moduł fotowoltaiczny, zawierający ułożone dachówki fotowoltaiczne i sposoby jego produkcji) ujawniono moduł zawierający macierz dachówek fotowoltaicznych zachodzących na siebie wierszami, umieszczonych między tylnym podłożem, a przezroczystą warstwą przednią. Dachówki łączy się ze sobą za pomocą materiału przewodzącego.

W amerykańskim zgłoszeniu patentowym nr US2012/0085392 A1, zatytułowanym Method of Manufacturing Photovoltaic Roofing Tiles and Photovoltaic Roofing Tiles (poi. Sposób wytwarzania dachówek fotowoltaicznych i dachówki fotowoltaiczne) ujawniono sposób kształtowania płaskiego laminatu fotowoltaicznego i przytwierdzania go do pofalowanego podłoża polimerowego za pomocą prasowania w podwyższonej temperaturze.

Natomiast w innym amerykańskim zgłoszeniu patentowym o numerze US2008/135094A1 zatytułowanym „Photovoltaic Roof Tiles and Methods of Making Same (poi. Dachówki fotowoltaiczne i sposoby ich wykonywania) ujawniono sposób odprowadzania ciepła z ogniwa fotowoltaicznego za pomocą radiatora, montowanego w procesie produkcji.

Skuteczne odprowadzenie ciepła z ogniwa fotowoltaicznego stanowi istotny problem w przypadku dachówek fotowoltaicznych. Przegrzanie dachówek przy dobrej pogodzie stanowi znaczącą przyczynę ich uszkodzeń oraz spadku sprawności. Celem wynalazku jest zmniejszenie liczby uszkodzeń tego typu, poprawa efektywności uproszczenie wymiany wadliwych elementów.

Istota wynalazku

Sposób wytwarzania blachodachówki modułowej ze zintegrowanym ogniwem fotowoltaicznym, w którym płaską blachę profiluje się na zimno i wytwarza moduł zawierający przynajmniej jedną blachodachówkę, zaś do przynajmniej jednej blachodachówki w module przytwierdza się przynajmniej jedno ogniwo fotowoltaiczne, według wynalazku wyróżnia się tym, że w etapie profilowania na zimno wytłacza się wnękę chłodzącą w miejscu przewidywanego przytwierdzenia ogniwa fotowoltaicznego do przynajmniej jednej blachodachówki oraz wytłacza się rowek na kabel połączeniowy, natomiast w etapie przytwierdzania ogniwa fotowoltaicznego rozłączalnie przykleja się ogniwo fotowoltaiczne do blachodachówki. Dzięki pozostawieniu szczelin podczas przyklejania ogniwa fotowoltaicznego wnęka chłodząca umożliwia przepływ powietrza pod ogniwem i odprowadzenie ciepła.

Do klejenia ogniwa fotowoltaicznego do blachodachówki korzystnie stosuje się klej zawierający opiłki nanomiedzi. Klej ten ma własności anizotropowe i łatwo odprowadza ciepło z ogniwa fotowoltaicznego, natomiast jego przewodnictwo cieplne w kierunku od blachodachówki do ogniwa jest słabsze.

W korzystnym rozwiązaniu nakłada się warstwę kleju wystającą spod przyklejonego ogniwa fotowoltaicznego. Przy odpowiednim doborze kleju umożliwia to łatwe odklejenie uszkodzonego ogniwa.

Pociągnięcie za wystającą część pozbawia klej przyczepności i umożliwia usunięcie warstwy kleju, a zatem całego fotoogniwa z modułu.

Bezpośrednio przed klejeniem korzystnie wytwarza się wysuszoną dwustronną taśmę klejową. Klej korzystnie suszy się przez okres dwóch do czterech minut, w korzystnym rozwiązaniu do wilgotności o poziomie z przedziału 80% do 90%.

Korzystnie suszy się klej do temperatury o wysokości z przedziału 35°C do 45°C.

PL 230 854 Β1

Opis figur rysunku

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania, został bliżej objaśniony na rysunku, na którym Fig. 1a przedstawia kompletny moduł dwunastu blachodachówek ze zintegrowanymi ogniwami fotowoltaicznymi w widoku z góry, Fig. 1 b - przekrój modułu z Fig. 1 a wzdłuż linii a-a, Fig. 1 c - przekrój modułu z Fig. 1a wzdłuż linii b-b, Fig. 2a - obszar jednej blachodachówki po naniesieniu taśm klejowych, ale przed przyklejeniem ogniwa fotowoltaicznego, w widoku z góry, w powiększeniu, Fig. 2b - przekrój wzdłuż linii b-b obszaru z Fig. 2a, natomiast Fig. 3 przedstawia, schematycznie, przebieg kabli w rowkach wytłoczonych w module dwunastu blachodachówek.

Opis przykładu wykonania

Przykładowe i zarazem, według przeprowadzonych badań, bardzo korzystne rozwiązanie stanowi zestaw dwunastu dachówek wytłoczonych w jednym arkuszu blachy i rozmieszczonych w dwóch rzędach po sześć sztuk. Taki zestaw został pokazany na Fig. 1. Całkowita wysokość modułu przykładu wykonania mieści się w zakresie 800 do 1000 mm, zaś całkowita szerokość mieści się w zakresie 1500 do 2000 mm.

W pierwszym etapie kształt modułu profiluje się w prasie do profilowania blachy, umożliwiającej wytwarzanie z płaskiej blachy pasów blachodachówek o założonym kształcie. Kształt obejmuje wnęki chłodzące 3 i rowki 4 na kabel połączeniowy 5, niewystępujące w przypadku zwykłych blachodachówek, tak jak pokazano na Fig. 2.

Rozmiary wnęk chłodzących 3 dobiera się tak, aby ich długość była większa niż długość ogniwa fotowoltaicznego 2, a szerokość była mniejsza niż szerokość ogniwa. Umożliwia to późniejsze przyklejenie boków ogniwa fotowoltaicznego 2 do panelu 1 z pozostawieniem szczelin dla przepływu powietrza przy górnej i dolnej krawędzi ogniwa.

Ponadto dla części wytwarzanych modułów, przewidzianych do montażu na wschodnich lub zachodnich połaciach dachowych, programuje się modyfikacje kształtu blachodachówek, umożliwiające odpowiednie nachylenie ogniwa fotowoltaicznego.

Urządzenia są zasilane przez kompresor i są wyposażone w rozwijarkę elektryczną, która posiada niezależny napęd z możliwością płynnej regulacji obrotów oraz układ sterowania, zarządzający prędkością rozwijania blachy w zależności od szybkości jej poboru przez prasę do profilowania.

Profilowanie blachy odbywa się w module profilującym, który składa się z konstrukcji ramowej, walców profilujących, zespołu napędowego o bardzo wysokich parametrach eksploatacyjnych i osłon ochronnych. Następnie pasy wytłoczonej blachodachówki zostają przeniesione za pomocą taśmociągu do maszyny do łączenia i lutowania ogniw w układzie modułów blachodachówki, co umożliwia wytworzenie niezbędnych połączeń między poszczególnymi mikropanelami oraz pozwala na wykonanie odpowiedniej jakości połączenia obu elementów przy użyciu kleju z dodatkiem nanomiedzi i za pomocą pneumatycznego pistoletu do nakładania kleju. W tym przykładzie wykonania nakłada się klej na dwustronną taśmę 6, którą suszy się przez 3 minuty do temperatury 40°C i wilgotności 85%. Podczas klejenia pozostawia się szczeliny dla przepływu powietrza przy dolnej i górnej krawędzi ogniwa.

Ogniwa fotowoltaiczne, zakupione od producenta, laminuje się w podwójne mikropanele szybaszyba, proces ten rozpoczyna się od sprawdzenia zakupionych ogniw. Następnie tworzy się odpowiednie połączenia między poszczególnymi mikropanelami. Następnie wylutowane mikropanele zostają wylaminowane między dwiema szybami za pomocą laminatora. Przykładowy przebieg kabli 5 łączących poszczególne ogniwa, ułożonych w rowkach 4 wytłoczonych w module 1 został pokazany na Fig. 3.

Przedstawiony powyżej sposób wytwarzania blachodachówki modułowej umożliwia uzyskanie chłodzenia ogniw fotowoltaicznych bez konieczności montowania dodatkowego radiatora i z łatwym dostępem serwisowym do poszczególnych ogniw. Co więcej, sama wymiana uszkodzonych ogniw na dachu jest ułatwiona.

Powyższy przykład wykonania służy jedynie jako ilustracja idei wynalazczej i w żadnym razie nie stanowi ograniczenia zakresu ochrony patentowej, który jest zdefiniowany w poniższych zastrzeżeniach patentowych.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania blachodachówki modułowej ze zintegrowanym ogniwem fotowoltaicznym, w którym płaską blachę profiluje się na zimno i wytwarza moduł (1) zawierający przynajmniej jedną blachodachówkę, zaś do przynajmniej jednej blachodachówki w module przytwierdza się przynajmniej jedno ogniwo fotowoltaiczne (2), znamienny tym, że w etapie profilowania na zimno wytłacza się wnękę chłodzącą (3) w miejscu przewidywanego przytwierdzenia ogniwa fotowoltaicznego (2) do przynajmniej jednej blachodachówki oraz wytłacza się rowek (4) na kabel połączeniowy (5), natomiast w etapie przytwierdzania ogniwa fotowoltaicznego rozłączalnie przykleja się ogniwo fotowoltaiczne do blachodachówki.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do klejenia ogniwa fotowoltaicznego (2) do blachodachówki stosuje się klej zawierający opiłki nanomiedzi.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że nakłada się warstwę kleju wystającą spod przyklejonego ogniwa fotowoltaicznego (2).
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że bezpośrednio przed klejeniem wytwarza się wysuszoną dwustronną taśmę klejową (6).
5. 5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że suszy się klej przez okres dwóch do czterech minut.
6. 6. Sposób według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że suszy się klej do wilgotności o poziomie z przedziału 80% do 90%.
7. 7. Sposób według dowolnego z zastrz. 1 do 5, znamienny tym, że suszy się klej do temperatury o wysokości z przedziału 35°C do 45°C.