PT2443668T - Telha fotovoltaica para telhado - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "TELHA FOTOVOLTAICA PARA TELHADO" A presente invenção refere-se a telhas fotovoltaicas para telhado.

Mais particularmente, a invenção refere-se a uma telha fotovoltaica para telhado que compreende uma pluralidade das ditas telhas e pelo menos duas telhas adjacentes que se sobrepõem pelo menos parcialmente, incluindo: - um corpo com bordas de sobreposição que formam uma borda do topo e uma borda da base, sendo a borda do topo modelada para revestir a borda da base de pelo menos uma das telhas adjacentes, - uma camada fotovoltaica posicionada sobre uma parte livre da face superior do corpo distante da borda da base e - conectores elétricos que são ligados à camada fotovoltaica por meio de condutores elétricos para conectar eletricamente entre si as camadas fotovoltaicas de pelo menos duas das telhas adjacentes do telhado.

Esta variedade de telha foi notabilizada pelo documento NL1005287 ou pelo documento DE29915648 sendo que, em cada um dos documentos citados, a telha fotovoltaica compreende conectores em que a conexão exige o manuseio cuidadoso das telhas para evitar que estas sejam deterioradas. A presente invenção tem por objetivo central afastar os inconvenientes da técnica anterior.

Para tanto, a invenção tem por objetivo uma telha fotovoltaica para telhado que compreende uma pluralidade das ditas telhas em que pelo menos duas telhas adjacentes se sobrepõem pelo menos parcialmente, incluindo um corpo com bordas de sobreposição que formam uma borda do topo e uma borda da base, sendo a borda do topo modelada para revestir a borda da base de pelo menos uma das telhas adjacentes, uma camada fotovoltaica posicionada sobre uma parte livre da face superior do corpo distante da borda da base e conectores elétricos que são ligados à camada fotovoltaica por meio de condutores elétricos para conectar eletricamente entre si as camadas fotovoltaicas de pelo menos duas das telhas adjacentes do telhado. Nesse tipo de telha, os conectores elétricos são instalados nos elementos de montagem por travamento instalados sobre as bordas de sobreposição para permitir às ditas bordas de sobreposição um posicionamento mútuo durante o assentamento de duas das telhas adjacentes de maneira que, mediante o travamento dos elementos de montagem, os conectores elétricos entrem em contacto elétrico uns com os outros.

Graças a tais disposições, as mesmas partes da telha servem tanto à função de conexão elétrica quanto à função de manter mutuamente posicionadas as telhas adjacentes.

Nas diversas formas de realização da telha de acordo com a invenção, podemos ainda eventualmente recorrer a qualquer uma das configurações indicadas a seguir: - os condutores são internos ao corpo da telha na sua trajetória entre a camada fotovoltaica e o seu conector elétrico; os elementos de montagem por travamento compreendem, de um lado, pelo menos um bloco de contacto que se projeta a partir da borda do topo ou a partir da borda da base e, de outro lado, pelo menos um alojamento embutido na outra borda da base ou de topo, ficando os conectores elétricos embutidos no seu bloco de contacto e no seu alojamento; o bloco de contacto forma uma ficha que se projeta a partir da sua borda de sobreposição e o alojamento forma uma tomada embutida na sua borda de sobreposição; o bloco de contacto e o alojamento são sensivelmente perpendiculares ao plano mediano da telha, sendo esse plano projetado para ser paralelo ao plano de uma secção do telhado que recebe a telha; a camada fotovoltaica fica diretamente em contacto com o ambiente; a camada fotovoltaica consiste numa película colada ao corpo da telha por meio de uma cola maleável que possibilita a absorção das dilatações diferenciais entre o corpo e a película; a película que forma a camada fotovoltaica fica alojada numa cavidade embutida na face superior do corpo na sua parte livre, sendo a profundidade da cavidade de tal ordem que a face superior da película fica nivelada a uma parte periférica da parte livre da face superior do corpo; a face superior do corpo, na sua região revestida pela película fotovoltaica, é pelo menos parcialmente oca, contendo canais de arrefecimento que permitem localmente a passagem do ar entre o corpo e a película fotovoltaica; os canais de arrefecimento são estrias e o corpo define duetos de descarga do ar que desembocam, por um lado, numa das estrias e, por outro lado, na face inferior da telha; a camada fotovoltaica consiste numa camada de nanopartícuias fotovoltaicas; o corpo da telha é formado por material polimérico, por exemplo, carga cerâmica, ou material à base de madeira; o corpo é formado à base de um material adaptado para polimerizar mediante arrefecimento depois da moldagem ou durante a prensagem; a face superior do corpo da telha é coberta por uma camada mineral de proteção, em especial contra os raios ultravioletas; a telha compreende uma camada termicamente isolante sobre a face inferior do corpo; a camada termicamente isolante é revestida por uma camada de acabamento inferior; - o corpo compreende um meio-casco superior e um meio-casco inferior que definem um espaço interno; - o espaço interno entre o meio-casco superior e o meio-casco inferior é preenchido por uma espuma; o corpo contém pelo menos uma camada termicamente isolante interna; o corpo contém uma caixa de circuitos eletrónicos munida de um conversor de corrente continua em corrente alternada.

Além disso, a invenção tem como objetivo adicional o método de fabrico de uma telha fotovoltaica de acordo com a invenção, sendo que o método compreende uma etapa de posicionamento dos condutores num molde, em que pelo menos uma extremidade dos condutores é fornecida com um conector elétrico, e uma etapa de moldagem do corpo da telha no molde que contém os condutores.

De acordo com uma forma de realização, o presente método compreende uma etapa de posicionamento de uma camada fotovoltaica no molde previamente à etapa de moldagem do corpo.

De acordo com outra forma de realização, o presente método compreende uma etapa de posicionamento de uma camada fotovoltaica sobre a face superior do corpo posteriormente à etapa de moldagem e posteriormente a uma etapa de remoção do molde do corpo.

De acordo com outras caracteristicas, o método compreende, depois do assentamento de pelo menos uma primeira das ditas telhas sobre uma secção da estrutura do telhado, uma etapa de aproximação de uma segunda telha a fim de posicionar a borda do topo desta contra a borda da base da primeira telha e uma etapa de assentamento da segunda telha em posição adjacente à primeira telha, aproximando-a de maneira sensivelmente perpendicular ao plano da dita secção da estrutura do telhado, de um lado, com uma sobreposição da borda do topo da segunda telha sobre a borda da base da primeira telha e, de outro lado, com o travamento sensivelmente perpendicular à dita secção da estrutura do telhado dos elementos de montagem por travamento para fixar mecanicamente as ditas telhas e conectá-las eletricamente.

Além disso, outro objetivo da invenção é um conjunto de cobertura para telhado, que compreende uma pluralidade de telhas fotovoltaicas de acordo com a invenção que são assentes de forma adjacente, a borda do topo de uma das telhas recobrindo a borda da base de pelo menos uma das telhas adjacentes que tem os seus conectores elétricos ligados eletricamente.

Outros objetivos, caracteristicas e vantagens da invenção serão assimilados ao longo da descrição que se segue, que vem a abordar diversos formas de realização, concedidos a titulo de exemplos não limitantes, em observância aos desenhos anexos, nos quais: a Figura 1 é uma vista em perspetiva, do tipo vista do topo para a base, de uma telha fotovoltaica de acordo com a invenção; a Figura 2 é uma vista em corte longitudinal parcial da telha de acordo com a invenção, conforme a linha II-II da Figura 1, que mostra os seus elementos de montagem por travamento e os seus conectores elétricos; a Figura 3 é uma vista de fundo da telha da Figura 1; as Figuras 4 a 6 são cortes transversais da telha, respetivamente de acordo com as linhas IV-IV à VIVI da Figura 3; - a Figura 7 é uma vista em perspetiva que mostra uma montagem de uma pluralidade de telhas conforme representadas na Figura 1; a Figura 8 é uma vista em perspetiva, do tipo vista da base para o topo, da telha representada na Figura 1; - a Figura 9 é uma vista parcial em perspetiva que mostra em detalhe um conector elétrico da telha conforme representado na Figura 1; - a Figura 10 é uma vista parcial em perspetiva que mostra em detalhe um conector elétrico da telha conforme representado na Figura 8; as Figuras 11 e 12 são vistas que mostra as polaridades e a cablagem de telhas idênticas à representada nas Figuras 1 a 10; - a Figura 13 é uma vista do tipo da Figura 3 para uma alternativa de realização dos condutores internos de uma telha de acordo com a invenção; as Figuras 14 e 15 são vistas que mostram as polaridades e a cablagem de telhas idênticas à representada na Figura 13; a Figura 16 é uma vista em perspetiva, do tipo vista do topo para a base, de uma alternativa plana de realização da telha do tipo daquela ilustrada na Figura 1; a Figura 17 é uma vista em perspetiva, do tipo vista do topo para a base, de uma variante fina de realização da telha do tipo ilustrado na Figura 1; a Figura 18 é uma vista em corte de acordo com um plano longitudinal perpendicular à face fotovoltaica de uma telha de acordo com a invenção, que mostra uma alternativa de realização do corpo da telha e dos seus conectores; - a Figura 19 é uma vista parcial em perspetiva que mostra em detalhe um conector elétrico da telha conforme representado na Figura 18, do topo para a base; a Figura 20 é uma vista parcial em perspetiva que mostra em detalhe um conector elétrico da telha conforme representado na Figura 18, da base para o topo; as Figuras 21 e 22 são vistas em corte de acordo com um plano longitudinal perpendicular à face fotovoltaica da telha, que mostra alternativas de realização do corpo da telha da Figura 18.

Nas diferentes figuras, referências iguais designam elementos idênticos ou semelhantes.

Nas formas de realização da invenção representadas nas Figuras, a telha fotovoltaica 10 compreende um corpo ondulado 12, no qual as faces das extremidades laterais direita 16 e esquerda 14 cortam, na metade de sua altura, um plano P mediano ao dito corpo 12. A telha ondulada é senoidal, de modo que o plano mediano P atravessa o eixo geométrico que corresponde ao eixo geométrico das abscissas dessa senoide, ou seja, o plano P está à meia-altura da telha e paralelo aos planos que atravessam os pontos mais altos da telha. Desse modo, o plano P é paralelo ao plano da secção da estrutura do telhado sobre a qual a telha é assente quando esta é incorporada a um telhado.

Nas porções das extremidades laterais, o corpo 10 compreende bordas de sobreposição que formam uma borda do topo 20 e uma borda da base 22, sendo a borda do topo modelada para revestir a borda da base de pelo menos uma das telhas adjacentes do telhado. A borda do topo 20 é apresentada à esquerda na Figura 1, e a borda da base 22 é apresentada à direita na Figura 1. A espessura da telha 10 nas suas bordas 20 e 22 é reduzida em comparação com a espessura da telha na sua porção central entre as bordas de sobreposição. A borda do topo 20 compreende, de um lado, uma nervura de imobilização lateral 24 na qual a extremidade lateral é a face da extremidade lateral esquerda 14 e, de outro lado, paralelamente a esta face 14 e em direção ao interior da telha a partir da nervura de imobilização lateral 24, uma ranhura de imobilização lateral 25 que desemboca na face inferior 12A do corpo 12. A borda da base 22 compreende, de um lado, uma nervura de imobilização lateral 26 na qual a extremidade lateral é a face da extremidade lateral direita 16 e cuja forma é complementar à forma da ranhura de imobilização lateral 25. A borda da base 22 compreende, de outro lado, paralelamente a esta face 16 e em direção ao interior da telha a partir da nervura de imobilização lateral 26, uma ranhura de imobilização lateral 27 cuja forma é complementar à forma da nervura de imobilização lateral 24 e que desemboca na face superior 12B do corpo 12. A telha compreende, na face inferior 12A do corpo 12, um ombro de contenção 30 (Figura 2) que define um alojamento de contenção 32 (Figura 8) numa borda inferior do corpo. A espessura do corpo 12 é regularmente afunilada desde o ombro 30 até à face da extremidade superior 34 da telha, correspondendo a altura desta face 34 sensivelmente à altura do ombro 30. O ombro 30 permite, de um lado, calçar as telhas da fileira horizontal inferior do telhado sobre uma ripa da estrutura do telhado, ficando a ripa alojada no alojamento de contenção 32. O ombro 30 permite, de outro lado, calçar as telhas das outras fileiras horizontais, mantendo o seu ombro de contenção 30 apoiado sobre a face da extremidade superior 34 da telha ou das telhas da fileira da linha inferior. Uma borda da extremidade superior 36 das telhas da linha inferior é alojada no alojamento de contenção 32 das telhas da linha superior. A telha 10 compreende uma camada fotovoltaica 40 diretamente em contacto com o ambiente. A camada fotovoltaica 40 recobre a face superior 12B do corpo 12, exceto uma banda de enquadramento, que é pelo menos perpendicular à borda da base 22, e da borda da extremidade superior 36, sendo que estas duas bordas não são iluminadas quando as telhas são montadas no telhado. Para maximizar a produção de energia elétrica maximizando a superfície da camada fotovoltaica, esta última fica sobre a maior parte livre possível da face superior do corpo de modo que possa ser exposta à luz quando a telha é incorporada a um telhado.

Na forma de realização representada, a camada fotovoltaica 40 consiste numa película colada à telha por meio de uma cola maleável que possibilita a absorção das dilatações diferenciais entre o corpo 12 e a película 40. A película é do tipo disponível comercialmente sob a marca UNI-SOLAR e fabricada pela empresa United Solar Ovonic, filial da empresa Energy Conversion Devices que atende pela sigla ECD. A película também pode ser do tipo disponibilizado pela empresa NANOSOLAR, Califórnia ou pela empresa Ascent Solar, Colorado. Aqui, a película fotovoltaica pode resistir às condições de utilização em ambiente externo através, por exemplo, da incorporação de uma camada transparente de proteção.

Conforme representado nas Figuras 3 a 6, a película que forma a camada fotovoltaica 40 é alojada numa cavidade 12C escavada na face superior 12B do corpo e cujo fundo compreende estrias de passagem do ar 42 e duetos de descarga do ar 44 que desembocam, de um lado, numa das estrias 42 e, de outro lado, na face inferior 12A da telha. As estrias de passagem do ar 42 e os duetos de descarga do ar 44 permitem o arrefecimento da camada fotovoltaica 40 através da circulação local do ar entre a película e o corpo da telha.

Numa alternativa não representada, a cavidade de arrefecimento é escavada no corpo para permitir localmente a passagem do ar entre o corpo, sendo que a película fotovoltaica pode ser constituída, em substituição às estrias, por microlamelas ou microperfurações.

Em acréscimo aos aspetos estéticos, a película alojada na sua cavidade permite vantajosamente que a sua face superior não ultrapasse a face superior 12B do corpo 12 na periferia da telha, por exemplo, pelo nivelamento das ditas faces, o que permite evitar a deterioração da película quando as telhas são empilhadas para estucagem. A borda do topo 20 e a borda da base 22 são guarnecidas com conectores elétricos 52 que são ligados à camada fotovoltaica 40 por meio de condutores elétricos horizontais 54 e que permitem conectar eletricamente entre si as camadas fotovoltaicas 40 das telhas 10 assentadas adjacentemente sobre um telhado.

Os conectores elétricos 52 são instalados nos elementos de montagem por travamento para que, pelo travamento de uma telha 10 sobre outra telha 10, mediante o travamento dos elementos de montagem do corpo, os conectores elétricos 52 das telhas 10 entrem em contacto elétrico uns com os outros.

Na forma de realização conforme representada nas Figuras 1 a 10, os conectores elétricos 52 fazem parte dos elementos de montagem constituídos, de um lado, por um bloco de contacto 57 que forma uma tomada protuberante na ranhura de imobilização lateral 25 e, de outro lado, por um alojamento 58 que forma uma tomada instalada de maneira embutida na nervura de imobilização lateral 26. Os blocos de contacto 57 e os alojamentos 58 estendem-se de forma sensivelmente perpendicular ao plano P mediano no corpo 12 da telha 10, ou de maneira ligeiramente inclinada, ao plano P, por exemplo, com inclinação de 10 ou 20 graus.

Na forma de realização representada nas Figuras 9 e 10, os blocos de contacto 57 e os alojamentos 58 dos conectores elétricos 52 estão fisicamente integrados ao corpo 12 e têm uma secção hexagonal com dois lados opostos de comprimentos diferentes, superiores ao comprimento dos demais lados. Os blocos de contacto 57 que formam as fichas e os alojamentos 58 que formam as tomadas assemelham-se às tomadas e fichas geralmente utilizadas para alimentar unidades de processamento central e telas de computador. Três pinos 58A que formam o elemento de conexão do tipo macho, por exemplo, em cobre, ficam em cada alojamento 58, e estendem-se paralelamente ao eixo geométrico desses últimos, perpendicularmente ao plano P mediano no corpo 12 da telha 10. Três furos 57A constituídos por elementos de conexão do tipo fêmea modelados na forma de duas meias-conchas, por exemplo, em cobre, são instalados nos blocos de contacto 57. O número de pinos não é limitado a três, podendo, por exemplo, ser inferior a três, sendo possível um único pino. A boca de cada alojamento 58 e a base de cada bloco de contacto 57 compreendem respetivamente um sulco impermeável 57B e um rebordo impermeável 58B. A altura dos pinos 58A e dos furos 57A é adaptada ao perfil ondulado da telha e à espessura disponível no corpo, a extremidade livre dos blocos de contacto 57 e sendo o fundo dos alojamentos 58 paralelos ao plano P da telha.

Os condutores 54 são ligados eletricamente aos pinos 58A e aos furos 57A, igualmente às tomadas e fichas de alimentação de um computador. O corpo é produzido em material polimérico obtido por moldagem, por exemplo, através de injeção ou compressão, incorporando uma carga cerâmica, por exemplo. O polímero, por exemplo, é polipropileno (PP) ou polietileno de alta densidade (PEHD) ou polimetilmetacrilato (PMMA) ou politetrafluoroetileno (PTFE) ou qualquer outro material equivalente conveniente apto a resistir às condições atmosféricas externas da edificação e com resistência suficiente para não se fragmentar em caso de granizo, por exemplo.

Assim como outros materiais, o corpo pode ser um polímero como antes indicado, com uma carga de madeira, ou polpa de madeira injetada ou prensada.

Na forma de realização representada nas Figuras 1 a 8, os condutores elétricos 54 e a ligação destes aos pinos e furos ficam embutidos no corpo 12 em material moldado que, vantajosamente, agem como isolante elétrico.

As dimensões da telha representada na Figura 1 são de cerca de 1 metro de comprimento e 0,5 metros de largura, para uma espessura variável de cerca de 25 milímetros na parte mais delgada da telha e de 50 milímetros no ombro 30, no entanto, a invenção pode ser aplicada a telhas menores, por exemplo, com a metade do comprimento e da largura, ou maiores, conforme o caso.

Numa forma de realização, a face superior 12B do corpo 12 é revestida por uma camada mineral de proteção cuja espessura é inferior a um milímetro, por exemplo, uma camada ultrafina de alguns micrómetros, e que visa proteger a carga polimérica contra o desgaste causado pelo tempo para que o polímero não envelheça prematuramente em razão, por exemplo, da radiação solar ultravioleta. A camada mineral de proteção pode ser aplicada no curso da produção do corpo ou após a produção do corpo, no acabamento. O cozimento dessa camada opcional de minerais sobre a telha é feito em temperatura compatível com os sistemas elétricos integrados.

Como aspeto vantajoso, a telha 10 não possui um invólucro externo transparente de embalagem da camada fotovoltaica 40 e do corpo 12 porque a camada fotovoltaica 40 é de uma espécie naturalmente resistente ao ambiente. Tanto os conectores elétricos 42 quanto os condutores elétricos 44 são protegidos pelo corpo 12 da sua telha ou das telhas adjacentes. O funcionamento e a utilização da telha 10 já foram parcialmente destacados na descrição acima e serão descritos em detalhes a seguir.

Durante o assentamento das telhas, tipicamente, sobre uma estrutura do telhado dotada de vigas verticais nas quais ripas horizontais são fixadas, uma primeira fileira inferior de telhas é disposta com o ombro de contenção 30 das telhas de encontro a uma face vertical da ripa inferior que está alojada no alojamento de contenção 32. Essas telhas são pregadas e aparafusadas sobre a segunda ripa da estrutura do telhado, por exemplo, fazendo passar o dito prego ou o dito parafuso num furo efetuado na borda da extremidade superior 36 das telhas.

Em seguida, as fileiras superiores são dispostas uma a uma sobre a estrutura do telhado, posicionando depois, por exemplo, da descida vertical das telhas, o plano mediano P de cada telha 10 de maneira sensivelmente paralela ao plano das ripas, assentando depois cada telha num movimento de descida numa direção perpendicular aos ditos planos. Durante esse último movimento de descida, o ombro 30 da telha da linha superior é apoiado sobre a face superior 34 da borda da extremidade superior 36 da telha ou das telhas da linha inferior (Figura 7) . Durante esse movimento de descida, as bordas do topo 20 são colocadas sobre as bordas da base 22, com o travamento das nervuras de imobilização lateral 24 ou 26 no interior das ranhuras de imobilização lateral 27 ou 25 correspondentes e o travamento dos elementos de montagem para centralizar as telhas umas em relação às outras e os conectores elétricos 52 entrem corretamente em contacto elétrico uns com os outros. Com efeito, a centralização possibilita o bom posicionamento mútuo das telhas para a conexão dos conectores elétricos 52 sem deterioração destes últimos.

No caso em que os blocos de contacto 57 e os alojamentos 58 se estendem de forma inclinada em relação ao plano P da telha 10, a inclinação é selecionada para que o último movimento de descida esteja de acordo com uma direção mais próxima da vertical que da perpendicular ao plano P, sendo o ângulo de inclinação da ordem de grandeza do declive do telhado, por exemplo, um pouco menor do que este último.

Como ponto positivo, os elementos de montagem e seu conector permitem uma conexão elétrica simultânea à montagem mecânica das telhas, tendo como benefício a redução do tempo de montagem do telhado e a desnecessidade de se manusear as telhas com delicadeza. Os elementos de montagem permitem ainda fixar mecanicamente as ditas telhas umas às outras desde o seu assentamento.

Para terminar o assentamento de cada telha, basta pregar ou aparafusar a telha sobre a sua ripa, sem necessidade de uma operação específica de cablagem das telhas fotovoltaicas adjacentes. A cablagem das telhas à rede elétrica da edificação é efetuada no assentamento das telhas pela simples conexão a um conector correspondente instalado na estrutura do telhado, sendo tal conector do mesmo tipo de conector das telhas e integrado a um circuito elétrico do tipo representado na Figura 12. 0 modo de cablagem representado na Figura 12 corresponde a uma ligação elétrica das telhas adjacentes em linhas verticais, chamada por mera comodidade de conexão de telas em série. Para este modo de cablagem, conforme representado na Figura 11, os conectores elétricos 52 situados no topo de sua telha 10 são ligados, por exemplo, ao polo positivo da camada fotovoltaica 40, que pode compreender três módulos 40A. Os conectores elétricos 52 situados no fundo da sua telha 10 são ligados ao polo negativo da camada fotovoltaica 40. Um conversor contínuo-alternado 63 é ligado a cada linha de telha tipicamente estendida do topo até a base de um telhado, estando o polo negativo da linha na base, por exemplo, e o polo positivo no topo. Por exemplo, cada conversor 63, do tipo convencional, é utilizado para 16 a 18 telhas de 100 Volts e 4 Amperes.

Na alternativa da telha representada na Figura 13, os condutores elétricos são verticais, sem qualquer outra modificação para o restante da telha.

As telhas conforme estão representadas na Figura 13 são ligadas entre si por cabos, de acordo a representação mostrada na Figura 15, que corresponde a uma ligação elétrica de telhas adjacentes em linhas horizontais, denominada por mera comodidade de conexão de telhas em paralelo. Nesse caso, os conectores elétricos 52 situados à esquerda de sua telha 10 são ligados, por exemplo, ao polo positivo da camada fotovoltaica 40, que pode compreender três módulos 40A, conforme representado nas Figuras. Os conectores elétricos 52 situados à direita de sua telha 10 são ligados ao polo negativo (Figura 14) da camada fotovoltaica 40. Um conversor contínuo-alternado também é ligado a cada linha de um grupo de três telhas, estando o polo negativo da linha à esquerda da linha, por exemplo, e o polo positivo à direita.

Na alternativa da telha representada na Figura 16, o corpo é liso e não ondulado, sem qualquer outra modificação quanto ao restante da telha no que diz respeito à descrição feita em relação às Figuras 1 a 12. Os conectores 52 são os mesmos representados, por exemplo, na Figura 9 e na Figura 10, no entanto, aqui são representados de maneira esquemática.

Na alternativa da telha representada na Figura 17 sobre a base da telha descrita em relação às Figuras 1 a 12, o corpo da telha é fino e de espessura sensivelmente constante, pelo facto de não contar com ranhuras e nervuras de imobilização lateral. Essas últimas são substituídas por um sistema de bordas de sobreposição lateral 68 lisas, com ombro de calço lateral 70 do tipo descrito para o calço vertical de telhas da forma de realização descrito em relação às Figuras 1 a 12.

Aqui, a borda do topo 20 e a borda da base 22 que compreendem os conectores elétricos 52 são respetivamente as bordas inferior e superior da telha. Blocos de contacto e alojamentos correspondentes, representados de maneira esquemática na Figura 17, servem para criar uma união mecânica entre as telhas de maneira a centralizá-las e evitar o deslizamento de umas em relação às outras, incorporando os conectores aos quais os condutores são ligados. Os conectores são, por exemplo, tais como representados nas Figuras 2, 9 e 10 ou, por exemplo, placas achatadas que revestem a extremidade livre dos blocos de contacto e o fundo dos alojamentos.

Como aspeto vantajoso, as telhas tais como descritas acima permitem tanto a montagem alinhada das telhas quanto a montagem em quincôncio.

Numa forma de realização não representada, a telha 10 compreende uma camada termicamente isolante sobre a face inferior 12A do corpo 12. A camada termicamente isolante é constituída, por exemplo, por um material fibroso ou esponjoso ou por um material híbrido esponjoso e fibroso, respetivamente, por exemplo, do tipo lã de rocha ou poliuretano. A camada termicamente isolante é revestida por uma camada de acabamento inferior, por exemplo, uma placa ou uma película polimérica apta a proteger a camada termicamente isolante contra os choques decorrentes do manuseio da telha e, conforme o caso, da humidade.

Numa forma de realização não representada, a camada fotovoltaica consiste numa camada de nanopartículas fotovoltaicas do tipo utilizado em tintas e películas conhecidas sob a denominação "Nanosolar" indicada acima. O método de fabrico de uma telha 10 de acordo com a invenção será detalhado a seguir.

Em primeiro lugar, a camada fotovoltaica 40 sob a forma de película, ligada aos condutores elétricos 54, é pressionada no fundo de uma cavidade de um molde e os condutores 54 são posicionados no molde e mantidos por meio de guias, tais como blocos de contacto ou insertos interdependentes da cavidade e, por exemplo, interdependentes dos conectores elétricos 52 presentes na extremidade livre dos condutores 54.

Após o fechamento do molde que mantém os ditos condutores 54 e conectores 52, o material polimérico e a sua carga são injetados no molde para formar o corpo 12 e embutir os condutores 54 neste último. A telha é então extraída do molde e está pronta para utilização, sem cozimento posterior a uma temperatura superior à da fusão dos conectores e condutores integrados. Na realidade, a moldagem deve permitir que o material do corpo 12 seja injetado a uma temperatura na qual os condutores e os conectores não sejam deteriorados.

Como alternativa do método, o material não é moldado por injeção e sim por prensagem a frio ou a quente, sem que as etapas anteriormente descritas sofram qualquer alteração.

Como aspeto vantajoso, a polimerização desse tipo de material polimérico é realizada diretamente na moldagem e/ou prensagem, durante o arrefecimento do material a ser removido do molde, sem cozimento, como no caso da telha tradicional de argila cozida. 0 seu material é adaptado para polimerizar no arrefecimento posteriormente à moldagem ou prensagem a frio.

Como alternativa do método, a camada fotovoltaica 40 sob a forma de película não está presente no molde durante a moldagem, mas é ligada aos conectores 40 após a remoção do molde, durante sua colagem ao corpo guarnecido com seus condutores. Componentes de conexão, por exemplo, do tipo contacto, são projetados na interface dos condutores e da camada fotovoltaica 40.

Como alternativa ao método, se a telha for fornecida com uma camada mineral de proteção, esta última é aplicada ao redor da camada fotovoltaica, por exemplo. Em alternativa, a camada mineral de proteção é aplicada sobre o corpo antes da colagem da camada fotovoltaica ao corpo da telha, com a sobreposição, se for o caso, da camada mineral de proteção.

Como alternativas ao método, quando a telha 10 compreende uma camada termicamente isolante, esta última é injetada por sobremoldagem sobre o corpo ou colada sobre o corpo, sendo que, em seguida, a camada de acabamento inferior também é ligada por sobremoldagem ou colagem, se for o caso.

Como alternativa ao método, duetos são criados no corpo durante a moldagem, por exemplo, projetando compartimentos no molde, e os condutores são inseridos nos duetos após a remoção do molde do corpo e antes da conexão à camada fotovoltaica. Em seguida, esses canais podem ser fechados ou permanecer abertos.

As Figuras 18 a 21 mostram uma alternativa de realização da telha 10 na qual o corpo 12 compreende um meio-casco superior 120A e um meio-casco inferior 120B que definem um espaço interno. Os meios-cascos são encaixados pelas suas paredes laterais, sendo que o meio-casco superior 120A tem paredes laterais que recobrem as paredes laterais do meio-casco inferior 120B.

Nessa forma de realização, na Figura 19 e na Figura 18, que levam em consideração a telha 10 representada à esquerda, fica claro que a borda da base 22 apresenta uma ranhura de imobilização lateral 27 dividida em dois entalhes paralelos 127A e 127B separados por uma nervura retilínea 127C. O entalhe 127B, mais próximo da nervura de imobilização lateral 24, recebe uma vedação lisa impermeável 127D.

Nessa forma de realização, cada bloco de contacto 57 e cada alojamento 58 definem um volume delimitado pelas paredes de perfil oblongo e contêm dois conectores 52 do tipo coaxial providos de elementos cilíndricos. 0 rebordo impermeável 58B, na boca do alojamento 58, é de perfil oblongo e projeta-se a partir da nervura de imobilização lateral 26 da borda da base 22. No interior do alojamento 58, o meio-casco superior 120A define dois cilindros 158D que recebem, cada um, uma bucha 158A em cujo interior se estende um pino 58A do conector 52. Uma das buchas 158A é representada desmontada da sua telha na Figura 19 e na Figura 20 é representada pronta para ser ligada.

Cada bloco de contacto 57 compreende aqui um furo 57A que contém uma bucha de conexão 157A na qual o pino 58A correspondente se aloja. Cada bloco de contacto 57, na conexão mecânica e elétrica das telhas adjacentes, tem a sua parede a delimitar os seus furos 57a, que coopera com o engate à parede que delimita o alojamento 58 correspondente. Assim, o rebordo 58B dessa parede engata no canalete impermeável 57B correspondente. Uma das buchas 157A é representada pronta para ser ligada na Figura 20. As buchas 157A são representadas montadas às suas telhas, instaladas no seu bloco de contacto 57, na Figura 19.

Cada conector 52 inclui pés 152 formados num quarto de circulo que são ligados aos condutores estendidos entre os meios-cascos 120A e 120B representados. A borda do topo 20 compreende, além dos seus blocos de contacto 57, uma ranhura retilínea 124 instalada na sua nervura de imobilização lateral 24 para permanecer de encontro à nervura retilínea 127C situada entre os entalhes paralelos 127A e 127B correspondentes. Uma parte desta nervura de imobilização lateral 24 apoia-se na vedação lisa 127D.

Nesta forma de realização, o espaço interno entre os meios-cascos 120A e 120B é preenchido, por exemplo, pela esponja de poliuretano 159, depois da montagem dos conectores. Desse modo, a esponja de preenchimento do espaço interno evita a condensação no interior do corpo da telha e contribui para as suas propriedades de isolamento térmico.

Para o fabrico da telha, o método inclui a moldagem por injeção ou compressão dos meios-cascos 120A e 120B, sendo esses cascos, por exemplo, à base de polímero com carga cerâmica ou de madeira, de modo semelhante às formas de realização anteriores. Em seguida, os conectores são montados no seu meio-casco, por exemplo, por pregação ou aparafusamento. Os condutores são então ligados aos conectores e à camada fotovoltaica. Os meios-cascos 120A e 120B, eletricamente equipados e sem junção de topo, são então colocados num molde para a injeção da espuma de poliuretano, seguindo-se o fechamento da telha com a aproximação dos ditos meios-cascos. A vedação lisa 127D é então colada na sua ranhura.

Na alternativa de realização representada esquematicamente na Figura 21, uma camada termicamente isolante interna 160 é disposta entre os meios-cascos 120A e 120B. Essa camada 160 é mantida, por exemplo, paralelamente ao fundo do meio-casco inferior 120B por meio de cavilhas 162 formadas por moldagem com o dito meio-casco, de maneira a deixar um espaço entre o meio-casco e a camada termicamente isolante interna para o preenchimento da telha pela espuma de poliuretano 159. A camada termicamente isolante que permite a passagem dos condutores e/ou a sua manutenção é, por exemplo, um isolante encapsulado a vácuo, tipicamente fibras, ou um favo de abelha. O material da camada é selecionado para que o seu poder isolante térmico seja diversas vezes superior ao da espuma de poliuretano.

Uma caixa de conexões 164 está presente no meio-casco superior 120A, ficando encastrada numa abertura deste último. A caixa de conexões permite recuperar a energia da camada fotovoltaica 40 para ligar esta última aos conectores 52 por meio dos condutores 54.

Para esta alternativa, antes da injeção da espuma de poliuretano de preenchimento, a camada termicamente isolante 160 é disposta no meio-casco inferior 120B e a caixa de conexões 164 é disposta no meio-casco superior 12 0A.

Numa alternativa não representada da realização mostrada esquematicamente na Figura 21, uma pluralidade de camadas termicamente isolantes internas que são dispostas paralelamente entre si e fisicamente integradas umas às outras.

Numa alternativa não representada, uma camada termicamente isolante interna ao corpo da telha é projetada numa telha cheia como a representada, por exemplo, na Figura 2. Nesse caso, o caso da (sic) telha é moldada ao redor da camada termicamente isolante que pode servir de suporte para os condutores elétricos e/ou os conectores.

Numa alternativa de realização representada esquematicamente na Figura 22, uma caixa de circuitos eletrónicos 170 é montada entre a camada termicamente isolante interna 160 e o fundo do meio-casco inferior 120B. Essa caixa de circuitos eletrónicos 170 é um conversor de corrente contínua em corrente alternada que torna a telha 10 eletricamente autónoma para a sua conexão às demais telhas e/ou ao circuito elétrico da edificação.

Essa caixa de circuitos eletrónicos 170 assume a forma de um paralelepípedo retangular relativamente liso. Essa caixa é mantida paralelamente no fundo do meio-casco inferior 120B por meio de cavilhas 172 formadas por moldagem com o dito meio-casco, de maneira a deixar um espaço entre o meio-casco e a camada termicamente isolante interna para o preenchimento da telha pela espuma de poliuretano 159.

Para sua função elétrica, a caixa 170 compreende na entrada dois conectores para a ligação pelo condutor à camada fotovoltaica 40 através da caixa de conexões 164 e na saída dois conectores para a ligação por meio dos condutores aos conectores instalados nos elementos de montagem da telha. A expressão conversor de corrente contínua em corrente alternada também é entendida como um ondulador que permite controlar e suavizar a energia elétrica de saída da telha.

DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de documentos referidos pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.

Documentos de patente referidos na descrição • NL 1005287 [0003] • DE 29915648 [0003]

Claims (27)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Telha fotovoltaica para telhado que compreende uma pluralidade das ditas telhas em que pelo menos duas telhas adjacentes se sobrepõem pelo menos parcialmente, incluindo: - um corpo (12) com bordas de sobreposição que formam uma borda do topo (20) e uma borda da base (22), sendo a borda do topo (20) modelada para revestir a borda da base (22) de pelo menos uma das telhas adjacentes, - uma camada fotovoltaica (40) posicionada sobre uma parte livre da face superior do corpo distante da borda da base e - conectores elétricos (52) que são ligados à camada fotovoltaica (40) por meio de condutores elétricos (54) para conectar eletricamente entre si as camadas fotovoltaicas de pelo menos duas das telhas adjacentes (10) do telhado, caracterizada por os conectores elétricos (52) ficarem contidos de forma embutida nos elementos de montagem (57, 58) por travamento instalados sobre as bordas de sobreposição (20, 22) para permitir às ditas bordas de sobreposição um posicionamento mútuo durante o assentamento de duas das telhas adjacentes (10) de maneira que, simultaneamente, mediante o travamento dos elementos de montagem (57, 58), os conectores elétricos (52) contidos nesses elementos entrem em contacto elétrico uns com os outros, e por os elementos de montagem por travamento compreenderem, de um lado, pelo menos um bloco de contacto (57) que se projeta a partir da borda do topo (20) ou da borda da base (22) e, de outro lado, pelo menos um alojamento (58) embutido na outra borda da base (22) ou da borda do topo (20), ficando os conectores elétricos (52) embutidos no interior do seu bloco de contacto e do seu alojamento.
2. 2. Telha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por os condutores (54) serem internos ao corpo da telha na sua trajetória entre a camada fotovoltaica (40) e o seu conector elétrico (52).
3. 3. Telha, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por os conectores elétricos compreenderem elementos de conexão do tipo macho e fêmea nos elementos de montagem por travamento.
4. 4. Telha, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por o bloco de contacto (57) formar uma ficha que se projeta a partir da sua borda de sobreposição (20) e o alojamento (58) formar uma tomada embutida instalada na sua borda de sobreposição (22).
5. 5. Telha, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por o bloco de contacto (57) e o alojamento (58) serem sensivelmente perpendiculares ao plano mediano (P) da telha (10), sendo esse plano projetado para ser paralelo ao plano de uma secção de telhado que recebe a telha.
6. 6. Telha, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a camada fotovoltaica (40) ficar diretamente em contacto com o ambiente.
7. 7. Telha, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a camada fotovoltaica (40) consistir numa película colada ao corpo (12) da telha (10) por meio de uma cola maleável que possibilita a absorção das dilatações diferenciais entre o corpo (12) e a película.
8. 8. Telha, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por a película que forma a camada fotovoltaica (40) ficar alojada numa cavidade (12C) embutida na face superior do corpo (12) na sua parte livre, sendo a profundidade da cavidade tal que a face superior da película fique nivelada com uma parte periférica da parte livre da face superior do corpo.
9. 9. Telha, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 8, caracterizada por a face superior do corpo (12), na sua região revestida pela película fotovoltaica (40), ser pelo menos parcialmente oca, contendo canais de arrefecimento (42) que permitam localmente a passagem de ar entre o corpo e a película fotovoltaica.
10. 10. Telha, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por os canais de arrefecimento (42) serem estrias e o corpo (12) definir duetos de descarga de ar (44) que desembocam, de um lado, numa das estrias (42) e, de outro lado, na face inferior (12A) da telha (10).
11. 11. Telha, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por a camada fotovoltaica (40) consistir numa camada de nanopartícuias fotovoltaicas.
12. 12. Telha, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por o corpo (12) da telha (10) ser produzido em material polimérico.
13. 13. Telha, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por o corpo (12) da telha (10) produzido em material polimérico ser uma carga cerâmica.
14. 14. Telha, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 13, caracterizada por o corpo (12) da telha (10) ser produzido em material à base de madeira.
15. 15. Telha, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por o corpo (12) da mesma ser formado à base de material capaz de polimerizar mediante arrefecimento depois da moldagem ou durante a prensagem.
16. 16. Telha, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizada por a face superior (12B) do corpo (12) da telha (10) ser revestida por uma camada mineral de proteção, em especial contra os raios ultravioleta.
17. 17. Telha, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a telha (10) compreender uma camada termicamente isolante sobre a face inferior (12A) do corpo (12).
18. 18. Telha, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada por a camada termicamente isolante ser revestida por uma camada de acabamento inferior.
19. 19. Telha, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por o corpo (12) da mesma compreender um meio-casco superior (120A) e um meio-casco inferior (120B) que definem um espaço interno.
20. 20. Telha, de acordo com a reivindicação 19, caracterizada por o espaço interno entre o meio-casco superior (120A) e o meio-casco inferior (120B) ser preenchido por uma espuma.
21. 21. Telha, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por o corpo (12) da mesma conter pelo menos uma camada termicamente isolante interna (160).
22. 22. Telha, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por o corpo (12) da mesma conter uma caixa de circuitos eletrónicos (170) dotada de um conversor de corrente contínua em corrente alternada.
23. 23. Método de fabrico de uma telha fotovoltaica, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 2 a 22, sendo que o método compreende uma etapa de posicionamento dos condutores (54) num molde, em que pelo menos uma extremidade dos mesmos é fornecida com um conector elétrico (52), e uma etapa de moldagem do corpo (12) da telha (10) no molde que contém os condutores.
24. 24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por compreender uma etapa de posicionamento de uma camada fotovoltaica (40) no molde antes da etapa de moldagem do corpo (12).
25. 25. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por compreender uma etapa de posicionamento de uma camada fotovoltaica (40) sobre a face superior (12B) do corpo (12) posteriormente à etapa de moldagem e posteriormente a uma etapa de remoção do molde do corpo.
26. 26. Método de cobertura da estrutura de um telhado com a utilização de telhas fotovoltaicas, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 22, sendo que o método compreende, depois do assentamento sobre uma secção da estrutura do telhado de pelo menos uma primeira das telhas (10) referidas, a aproximação de uma segunda telha (10), a fim de posicionar a sua borda do topo (20) contra a borda da base (22) da primeira telha (10), o assentamento da segunda telha (10) adjacente à primeira telha (10), aproximando-a de maneira sensivelmente perpendicular ao plano da dita secção da estrutura do telhado, de um lado, com a sobreposição da borda do topo (20) da segunda telha sobre a borda da base (22) da primeira telha e, de outro lado, com o travamento dos elementos de montagem por travamento (57, 58) de maneira sensivelmente perpendicular à dita secção da estrutura do telhado para fixar mecanicamente as ditas telhas e conectá-las eletricamente.
27. 27. Conjunto de cobertura para telhado que compreende uma pluralidade de telhas fotovoltaicas, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 22, sendo que a borda do topo (20) de uma das telhas (10) recobre a borda da base (22) de pelo menos uma das telhas adjacentes (10) que tem os seus conectores elétricos (52) ligados eletricamente.