WO2010139822A1 - Estructura y cierre de un modulo de concentración fotovoltaica y su método de montaje - Google Patents

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Definitions

  • the present invention describes a structure and closure for a photovoltaic concentration module that allows to maintain the seal inside the module without ceasing to be removable, as well as the method of assembly thereof.
  • HCPV high photovoltaic concentration
  • the HCPV does not yet have plants operating for a long time, therefore, it is essential to present products that give long-term guarantees of reliability.
  • Most of the photovoltaic concentrator modules (CPVs) in the market are based on a matrix of small spot focus concentrators. They consist of closed type structures that have a series of lenses on their front outer surface. These lenses focus sunlight on the active elements or cells. Electronic adaptation components are placed next to the cells: protection diodes and wiring. The optical system can be completed, in some cases, with a secondary optical component that allows to increase the acceptance angle of the module. The space between these components and the lenses is filled with air.
  • the module formed by high efficiency photovoltaic cells made with multiple unions of elements of the Ml-V groups allows operation at very high concentration ratios (above 400 soles).
  • concentration ratios above 400 soles.
  • the aforementioned elements are very sensitive to moisture and contact with it causes accelerated degradation that can limit its life time in acceptable operating conditions.
  • encapsulation systems are incorporated Once these elements have been removed, it is very important that the container prevents the entry of moisture or other external elements to avoid these effects.
  • the existing modules in the market have not satisfactorily resolved the necessary tightness.
  • the module requires a structure that allows the aforementioned components to be isolated from the weather, preventing the entry of water, dust or other elements into the interior that can degrade its operation. It must be taken into account that photovoltaic installations are guaranteed by contract for durations exceeding 20 years.
  • the invention proposes an aluminum wrapping structure made by stamping (although it could also be carried out by other methods such as extrusion or folding) with a tight seal made of semi-rigid polymer material or equivalent, which allows the closure on the structure without using Chemical components.
  • This system will allow it to be removable, enabling the replacement of the primary lens or any other internal element of the module when necessary.
  • This assembly is very simple, which facilitates and reduces manufacturing costs.
  • This assembly consists, in the first place, of introducing the parquet of primary lenses (matrix of individual fresnel lenses) into the closing piece by pressure or by the use of fast curing adhesive. Subsequently, the set of lenses and closure piece are inserted into the structure mechanically, being closed on an inverted "v" part (outer wing) or equivalent, of the aluminum structure.
  • the invention consists of an aluminum wrap structure (1) made by stamping (it could also be done by other methods such as extrusion or folding) that has a flat shape finished in wings which are finished off with an inverted "v" shaped tab folding or equivalent (4).
  • the structure (1) will be tightly and detachably attached to the primary lens parquet (2) thanks to the closure piece (3), this assembly configuring the photovoltaic concentration module.
  • FIG. 2 shows the detail of a section of the closure part (3) used to achieve the tightness of the photovoltaic concentration module.
  • This closure piece (3) is made of semi-rigid polymer material or any material that has similar properties. Its section is in the form of "F" or equivalent.
  • the horizontal groove (5) is the place where the primary lens parquet (2) is introduced, the upper zone (6) being more rigid than the lower zone (6 '), which facilitates the assembly and disassembly of the closing piece (3).
  • the slot (5) allows the module to close, that is, the assembly of the lenses on the structure, avoiding the use of chemical components that will be in contact with the atmosphere and deteriorate.
  • This closure piece (3) also has a vertical groove (7) in its lower part where the flange (4) is inserted in the form of an inverted "v" or equivalent of the aluminum structure (1).
  • This system will allow the module to be disassembled, enabling the replacement of the primary lens or any other interior element thereof.
  • the assembly is very simple, which facilitates manufacturing and maintenance while reducing manufacturing costs.
  • the method of assembly consists first of all, in introducing the parquet of primary lenses (2) (matrix of individual fresnel lenses) into the groove (5) of the closure piece (3) by pressure or by using an adhesive Fast curing
  • the closure piece (3) (which is already attached to the lens parquet (2)) joins the aluminum structure (1) by inserting the flange (4) into the vertical groove (7) mechanically and using of the greater flexibility of the zone (6 '). An appropriate tool may be used for this operation. This closure is carried out in the entire outer perimeter of the structure.
  • the lenses (2) are attached and closed to the aluminum structure (1), all of which configures a module of photovoltaic concentration that is sealed and removable and avoiding the use of chemical components that degrade over time.

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Abstract

Estructura y cierre de un módulo de concentración fotovoltaica que comprende una estructura envolvente de aluminio (1 ), un parquet de lentes primarias (2) y una pieza de cierre (3). La pieza de cierre (3) une de forma estanca y desmontable Ia estructura (1) con el parquet de lentes primarias (2) evitando así el uso de materiales químicos, tipo selladores o adhesivos, que degeneran con el tiempo e impiden el desmontaje del módulo.

Description

ESTRUCTURA Y CIERRE DE UN MÓDULO DE CONCENTRACIÓN FOTOVOLTAICA Y SU MÉTODO DE MONTAJE
Sector técnico de Ia invención La presente invención describe una estructura y cierre para un módulo de concentración fotovoltaica que permite mantener Ia estanqueidad en el interior del módulo sin que deje de ser desmontable, así como el método de montaje de Ia misma. Antecedentes de Ia invención La alta concentración fotovoltaica (HCPV, en sus siglas en inglés) es una tecnología incipiente que está empezando a posicionarse como una alternativa de bajo coste para Ia generación de electricidad.
Al contrario que otras tecnologías ya probadas en instalaciones durante muchos años, Ia HCPV no tiene aún plantas operando durante un tiempo prolongado, por Io tanto, es fundamental presentar productos que den garantías de fiabilidad a largo plazo. La mayor parte de los módulos concentradores fotovoltaicos (CPV) en el mercado se basan en una matriz de pequeños concentradores de foco puntual. Consisten en estructuras de tipo cerrado que cuentan en su superficie externa frontal con una serie de lentes. Estas lentes focalizan Ia luz solar sobre los elementos activos o células. Junto a las células se sitúan componentes de adaptación electrónica: diodos de pro- tección y cableado. El sistema óptico puede completarse, en algunos casos, con un componente óptico secundario que permite aumentar el ángulo de aceptancia del módulo. El espacio situado entre estos componentes y las lentes está relleno de aire. El módulo formado por células fotovoltaicas de alta eficiencia realizadas con uniones múltiples de elementos de los grupos Ml-V permite operar a ratios de concentración muy elevados (por encima de 400 soles). Mediante el uso de los elementos anteriormente descritos es posible obtener eficiencias por encima del 24%, Io que hace de esta tecnología un importante candidato a acceder a nichos de mercado fotovoltaico de alto volumen, por el hecho de permitir generar electricidad de forma más económica que otras tecnologías. Además, el potencial de mejora de esta tecnología es muy elevado, dado que se están desarrollando opciones que pueden mejorar sustancial- mente los rendimientos de células y elementos ópticos.
Pero los elementos anteriormente citados son muy sensibles a Ia humedad y el contacto con ella produce degradación acelerada que puede limitar su tiempo de vida en condiciones aceptables de funcionamiento. Aunque se incorporan sistemas de encap- sulado de estos elementos, es importantísimo que el recipiente impida Ia entrada de humedad u otros elementos externos para evitar estos efectos. Los módulos existentes en el mercado no han resuelto de forma satisfactoria Ia estan- queidad necesaria. El módulo requiere una estructura que permita aislar de Ia intem- perie los componentes citados evitando Ia entrada de agua, polvo u otros elementos a su interior que puedan degradar el funcionamiento del mismo. Hay que tener en cuenta que las instalaciones fotovoltaicas se garantizan por contrato por duraciones superiores a 20 años. Hasta el momento se conocen cierres con pegado de silicona, adhesivo o materiales químicos equivalentes que, una vez montado el módulo y sellado el cierre, no permiten un desmontaje posterior, además de no lograr una estanqueidad total a Io largo del tiempo, pues acaban por degenerarse los materiales, teniendo en cuenta las condiciones de intemperie y exposición solar a las que están sometidos. El hecho de utilizar ese tipo de materiales que impiden o dificultan el desmontaje im- plica que tanto las labores de mantenimiento y limpieza, así como el reemplazo de lentes u otros elementos del módulo, sea prácticamente imposible. Es por ello que Ia invención propone un sistema que pueda solucionar todos estos problemas por tratarse de una solución sencilla, funcional (permitiendo un IP65) y completamente desmontable. Descripción de Ia invención
Para resolver estos problemas Ia invención propone una estructura envolvente de aluminio realizada por estampación (aunque también podría realizarse por otros métodos como extrusión o plegado) con cierre estanco realizado con material polímero semirrígido o equivalente, que permite el cierre sobre Ia estructura sin necesidad de emplear componentes químicos. Este sistema permitirá que sea desmontable, habilitando el reemplazo de Ia lente primaria o de cualquier otro elemento interior del módulo cuando sea preciso.
El montaje del mismo es de gran sencillez Io que facilita y disminuye los costes de fabricación. Este montaje consiste, en primer lugar, en introducir el parquet de lentes primarias (matriz de lentes de fresnel individuales) en Ia pieza de cierre por presión o mediante el uso de adhesivo de curado rápido. Posteriormente, el conjunto de lentes y pieza de cierre se insertan en Ia estructura mecánicamente, quedando cerrada sobre una pieza en "v" invertida (ala exterior) o equivalente, de Ia estructura de aluminio.
Este cierre se realiza en todo el perímetro exterior de Ia estructura. La propia sencillez de los componentes del sistema, así como del método de montaje, suponen que el sistema de cierre aporte una serie de ventajas entre las que se pueden destacar las siguientes:
• Sistema económico.
• Muy sencillo de montar. • No requiere productos químicos para el cierre de Ia estructura y Ia lente.
• Es desmontable, permitiendo reemplazo de lentes u otros elementos.
• Garantiza IP65 (estanqueidad). Descripción de los dibujos
Para completar Ia descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de Ia invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado Io siguiente:
Figura 1 Sección de Ia estructura y cierre de un módulo de concentración fotovoltaica
Figura 2 Detalle en sección de Ia pieza de cierre Siendo las referencias:
(1) Estructura envolvente de aluminio
(2) Parquet de lentes primarias
(3) Pieza de cierre
(4) Pestaña en forma de "v" invertida (5) Ranura horizontal de Ia pieza de cierre
(6) Zona superior de Ia ranura horizontal de Ia pieza de cierre (61) Zona inferior de Ia ranura horizontal de Ia pieza de cierre
(7) Ranura vertical
Realización preferente de Ia invención Para lograr una mayor comprensión de Ia invención a continuación se va a describir Ia estructura y el cierre del módulo de concentración así como su método de montaje. Tal y como se observa en Ia figura 1 Ia invención consiste en una estructura envolvente de aluminio (1) realizada por estampación (también podría realizarse por otros métodos como extrusión o plegado) que tiene una forma plana terminada en unas alas que quedan rematadas con un plegado tipo pestaña en forma de "v" invertida o equivalente (4).
La estructura (1) se unirá de forma estanca y desmontable al parquet de lentes primarias (2) gracias a Ia pieza de cierre (3), configurando ese conjunto el módulo de con- centración fotovoltaica.
En Ia figura 2 se observa el detalle de una sección de Ia pieza de cierre (3) utilizada para conseguir Ia estanqueidad del módulo de concentración fotovoltaica. Esta pieza de cierre (3) se fabrica en material polímero semirrígido o cualquier material que tenga propiedades similares. Su sección es en forma de "F" o equivalente. La ranura hori- zontal (5) es el lugar en el que se introduce el parquet de lentes primarias (2) siendo Ia zona superior (6) de Ia misma de mayor rigidez que Ia zona inferior (6'), Io que facilita el montaje y desmontaje de Ia pieza de cierre (3). La ranura (5) permite el cierre del módulo, es decir, el montaje de las lentes sobre Ia estructura, evitando emplear componentes químicos que vayan a estar en contacto con Ia atmósfera y se vayan deterio- rando.
Esta pieza de cierre (3) también tiene en su parte inferior una ranura vertical (7) donde se introduce Ia pestaña (4) en forma de "v" invertida o equivalente de Ia estructura de aluminio (1). Este sistema permitirá que pueda desmontarse el módulo, habilitando el reemplazo de Ia lente primaria o de cualquier otro elemento interior del mismo.
El montaje es de gran sencillez Io que facilita Ia fabricación y el mantenimiento al mismo tiempo que disminuye los costes de fabricación.
El método de montaje consiste en primer lugar, en introducir el parquet de lentes primarias (2) (matriz de lentes de fresnel individuales) en Ia ranura (5) de Ia pieza de cierre (3) mediante presión o mediante el uso de un adhesivo de curado rápido.
Posteriormente, Ia pieza de cierre (3) (que ya está unida al parquet de lentes (2)) se une a Ia estructura de aluminio (1) insertando Ia pestaña (4) en Ia ranura vertical (7) de forma mecánica y valiéndose de Ia mayor flexibilidad de Ia zona (6'). Se podrá utilizar para esta operación un útil apropiado. Este cierre se realiza en todo el perímetro exte- rior de Ia estructura.
De esta manera quedan unidas y cerradas las lentes (2) a Ia estructura de aluminio (1), configurando todo ello un módulo de concentración fotovoltaica estanco y desmontable y evitando el uso de componentes químicos que se degraden con el tiempo.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Estructura y cierre del módulo de concentración fotovoltaica caracterizado porque comprende una estructura envolvente de aluminio (1), un parquet de lentes primarias (2) y una pieza de cierre (3), donde Ia estructura (1) tiene forma plana terminada en unas alas que quedan rematadas con un plegado tipo pestaña en forma de "v" invertida (4); Ia pieza de cierre (3) une de forma estanca y desmontable Ia estructura (1) con el parquet de lentes primarias (2).
2. Estructura y cierre del módulo de concentración fotovoltaica según reivindica- ción 1 caracterizado porque Ia pieza de cierre (3) se fabrica en material polímero semirrígido o equivalente y tiene Ia sección en forma de "F", siendo Ia ranura horizontal (5) el lugar en el que se introduce el parquet de lentes primarias (2), Ia zona superior de Ia ranura (6) es de mayor rigidez que Ia zona inferior (61), en su parte inferior tiene una ranura (7) vertical donde se introduce Ia pestaña (4) en forma de "v" invertida de Ia estructura de aluminio (1).
3. Estructura y cierre del módulo de concentración fotovoltaica según reivindicación 1 caracterizado porque el plegado tipo pestaña en forma de "v" invertida (4) puede ser sustituido por una forma equivalente que consiga el mismo efecto.
4. Estructura y cierre del módulo de concentración fotovoltaica según reivindica- ción 2 caracterizado porque Ia pieza de cierre (3) puede tener Ia sección en forma de
"F" o en cualquier forma equivalente que consiga el mismo efecto.
5. Método de montaje de Ia estructura y cierre del módulo de concentración fotovoltaica de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque en primer lugar se introduce el parquet de lentes primarias (2) en Ia ranura horizontal (5) de Ia pieza de cierre (3) fijándola mediante un adhesivo de curado rápido y a continuación, se fijan Ia pestaña (4) en forma de "v" invertida o equivalente de Ia estructura de aluminio (1) a Ia ranura vertical (7) de Ia pieza de cierre (3), valiéndose para ello de Ia flexibilidad de Ia parte inferior de Ia pieza de cierre (3); este cierre se realiza a Io largo de todo el perímetro pudiéndose usar un útil apropiado para ello.
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