WO2017187420A1 - Method and system for the intelligent irrigation of photovoltaic panels integrated with green roofs - Google Patents
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Abstract
The present invention can be used to reduce the operating temperature of a photovoltaic panel (PV) in order to increase the energy generated by the panel by irrigating the upper surface of same. The system of the present invention can irrigate the green roof when the PV panel is installed on same. The present invention comprises three sub-systems: i) a fluid supply sub-system for irrigating the PV panel; ii) a monitoring and control sub-system; and iii) a fluid supply sub-system for irrigating the green roof. The present invention includes a method for the intelligent irrigation of a PV panel, with the aim of making efficient use of the irrigation fluid and achieving the maximum energy gain by integrating irrigation into the photovoltaic system. The method can be used to determine when the irrigation of the PV panel should be started, for what length of time the panel should be irrigated and which irrigation source should be used (supply network or storage tank). The present invention also includes a method for the intelligent irrigation of the green roof. The operation of the fluid supply sub-system for irrigating the green roof is determined by the instructions for this method and by the moisture content of the substrate, which is monitored by a moisture content sensor, ensuring efficient use of the fluid based on two operating levels of the green roof substrate, the critical moisture content and the acceptable moisture content.
Description
MÉTODO Y SISTEMA DE IRRIGACIÓN INTELIGENTE DE PANELES FOTOVOLTAICOS INTEGRADOS CON TECHOS VERDES INTELLIGENT IRRIGATION METHOD AND SYSTEM OF INTEGRATED PHOTOVOLTAIC PANELS WITH GREEN CEILINGS
1. Campo de la invención 1. Field of the invention
El presente invento se relaciona con la irrigación de sistemas fotovoltaicos integrados con techos verdes, con el fin de incrementar la energía eléctrica generada por el sistema integrado. 2. Descripción del estado del arte The present invention relates to the irrigation of integrated photovoltaic systems with green roofs, in order to increase the electrical energy generated by the integrated system. 2. Description of the state of the art
Los paneles fotovoltaicos (FV) están formados por un conjunto de celdas fotovoltaicas (FV), que producen electricidad directamente debido al efecto fotovoltaico cuando reciben radiación solar. La eficiencia de las celdas FV disminuye al aumentar su temperatura de operación, lo que, en muchos casos, se debe a la radiación solar incidente y a la temperatura del aire circundante. Tal disminución de eficiencia conlleva a reducir la potencia generada por dichos paneles FV. The photovoltaic panels (PV) are formed by a set of photovoltaic cells (PV), which produce electricity directly due to the photovoltaic effect when they receive solar radiation. The efficiency of PV cells decreases with increasing operating temperature, which, in many cases, is due to the incident solar radiation and the surrounding air temperature. Such a decrease in efficiency means reducing the power generated by said PV panels.
En el estado del arte se reportan distintas tecnologías relacionadas con sistemas de irrigación, por ejemplo, el documento JP2011100782A divulga un sistema de rocío para mejorar la eficiencia de operación de un panel solar a partir de la refrigeración del mismo. El sistema de rocío de agua consiste en la creación de niebla (gotas muy pequeñas de agua), la cual es propagada en las superficies superior e inferior del panel FV. Esta niebla retira calor almacenado en el panel FV hasta su evaporación, lo cual evita que la temperatura de operación del panel FV se incremente. Tal evaporación del agua sucede rápidamente debido al reducido tamaño de las gotas de agua adheridas a las superficies del panel FV. El sistema está compuesto por un controlador que activa en tiempo real el rociado sobre el panel FV de acuerdo a la temperatura de operación del panel FV y a un set-point. Different technologies related to irrigation systems are reported in the state of the art, for example, JP2011100782A discloses a spray system to improve the efficiency of operation of a solar panel from cooling it. The water spray system consists of the creation of fog (very small drops of water), which is propagated on the upper and lower surfaces of the PV panel. This fog removes heat stored in the PV panel until evaporation, which prevents the operating temperature of the PV panel from rising. Such evaporation of water happens quickly due to the small size of the drops of water adhered to the surfaces of the PV panel. The system consists of a controller that activates the spray on the PV panel in real time according to the operating temperature of the PV panel and a set-point.
El documento US2015/0033783 Al divulga un sistema para el enfriamiento de edificaciones sin el uso de sistemas mecánicos convencionales. Tal proceso se basa en la recirculación de agua entre un depósito y el techo de la edificación. Cuando el agua en el depósito se debe enfriar, ésta se bombea hasta el techo en horas en las que no hay
radiación solar, para que pase sobre la superficie de los paneles solares (térmicos o fotovoltaicos). Tal exposición al ambiente ocasiona la pérdida de calor en el agua por evaporación, aireamiento y radiación. Así, el agua retorna al depósito con una menor temperatura con respecto al instante inicial. Este proceso logra adicionalmente la limpieza de los paneles solares y permite la captación de agua lluvia. Document US2015 / 0033783 Al discloses a system for cooling buildings without the use of conventional mechanical systems. Such a process is based on the recirculation of water between a reservoir and the roof of the building. When the water in the tank must be cooled, it is pumped to the ceiling at times when there is no solar radiation, to pass over the surface of solar panels (thermal or photovoltaic). Such exposure to the environment causes loss of heat in the water through evaporation, aeration and radiation. Thus, the water returns to the tank with a lower temperature with respect to the initial instant. This process additionally achieves the cleaning of the solar panels and allows the capture of rainwater.
El documento GB2504802A divulga un aparato y un método para incrementar la eficiencia los paneles FV a partir de la evaporación de agua. El aparato consta principalmente de un depósito de agua, una red de fibras capilares, una bomba eléctrica de presión, una válvula anti-goteo y un sensor de temperatura. El depósito puede estar situado por encima de las células fotovoltaicas sin obstruir la radiación solar incidente y puede ser reabastecido periódicamente. Una válvula anti-gota proporciona una presión permanente en el sistema. El suministro agua puede ser controlado por una unidad computarizada. La remoción de calor de los paneles FV se logra a partir de la evaporación de agua suministrada por la red de fibras capilares instalada en la parte posterior del panel FV. El método busca controlar la temperatura de operación del panel FV mediante la medición de temperatura del panel FV y el suministro temporizado de agua a los capilares. El documento CN 104686254 divulga un sistema de conservación de calor para un invernadero a partir de la recirculación de agua y paneles solares térmicos; asimismo, cuenta con generación de energía a partir de paneles FV. Con respecto a los paneles FV, éstos son irrigados para reducir su temperatura de operación y así aumentar la generación de energía eléctrica. El calor removido por el agua es transmitido al tanque intercambiador de calor, lo cual favorece el proceso de calentamiento del invernadero. GB2504802A discloses an apparatus and a method for increasing the efficiency of PV panels from the evaporation of water. The device consists mainly of a water tank, a network of hair fibers, an electric pressure pump, an anti-drip valve and a temperature sensor. The reservoir can be located above the photovoltaic cells without obstructing the incident solar radiation and can be replenished periodically. An anti-drop valve provides permanent pressure in the system. The water supply can be controlled by a computerized unit. The heat removal of the PV panels is achieved by evaporating water supplied by the hair fiber network installed on the back of the PV panel. The method seeks to control the operating temperature of the PV panel by measuring the temperature of the PV panel and the timed supply of water to the capillaries. Document CN 104686254 discloses a heat conservation system for a greenhouse from the recirculation of water and solar thermal panels; It also has power generation from PV panels. With respect to PV panels, these are irrigated to reduce their operating temperature and thus increase the generation of electrical energy. The heat removed by the water is transmitted to the heat exchanger tank, which favors the greenhouse heating process.
El documento GR20100100590 divulga un sistema de recolección de agua lluvia y generación de energía por medio de paneles FV. El agua es captada por los mismos paneles FV y conducidos por una tubería hasta un tanque de acopio. Puede ser configurado en alguna de las siguientes modalidades: llenado de un depósito de agua, riego para granja de animales, refrigeración de una o las dos superficies del panel FV, limpieza del panel FV y todas las anteriores de forma conjunta. Se hace uso de un PLC para controlar la operación del sistema y el régimen de irrigación del panel FV es temporizado con horario fijo.
De acuerdo a lo anterior, se puede concluir que aún existen deficiencias en el manejo de los recursos para disminuir la temperatura de trabajo de los paneles FV. Por ejemplo, aunque el documento US20150033783 Al considera la irrigación de los paneles FV, su propósito no es mejorar la eficiencia de operación de éstos. Así mismo, los documentos JP2011100782A y GB2504802A si bien reducen la temperatura del panel FV rápidamente debido a la cantidad de calor que logra ser removida por la evaporación de agua, dichos sistemas tienen un consumo continuo de agua, pues sus sistemas no recirculan el agua, sino que, se evapora. Así mismo, el documento GB2504802A indica que el consumo de agua es de 10 lts/h por cada 1 kW de capacidad instalada (i.e. 2,5 litros por hora por panel FV de 250W). Este consumo se da según las consignas de operación de la unidad de control. Dicho consumo de agua puede ser inadmisible para los usuarios, ya que la climatización de paneles FV no es una tarea prioritaria frente al uso racional del agua. Document GR20100100590 discloses a system for collecting rainwater and generating energy through PV panels. The water is collected by the same PV panels and conducted by a pipe to a storage tank. It can be configured in any of the following modalities: filling of a water tank, irrigation for animal farm, cooling of one or both surfaces of the PV panel, cleaning of the PV panel and all of the above together. A PLC is used to control the operation of the system and the irrigation regime of the PV panel is timed with a fixed schedule. According to the above, it can be concluded that there are still deficiencies in the management of resources to reduce the working temperature of PV panels. For example, although document US20150033783 Al considers the irrigation of PV panels, its purpose is not to improve their operating efficiency. Likewise, documents JP2011100782A and GB2504802A although they reduce the temperature of the PV panel quickly due to the amount of heat that can be removed by the evaporation of water, these systems have a continuous consumption of water, since their systems do not recirculate the water, but, it evaporates. Likewise, document GB2504802A indicates that the water consumption is 10 liters / h per 1 kW of installed capacity (ie 2.5 liters per hour per 250W PV panel). This consumption is given according to the operating instructions of the control unit. Said water consumption may be unacceptable to users, since the air conditioning of PV panels is not a priority task against the rational use of water.
Los documentos JP2011100782A, GB2504802A, US20150033783 Al, CN104686254 y GR20100100590 no proporcionan un criterio de balance energético neto positivo del sistema, que garantice que la energía generada adicional por la irrigación sea mayor al consumo energético debido a la operación del sistema. Esta desventaja es causada principalmente por la selección de la temperatura de operación del panel FV, en lugar de la potencia adicional generada, como la variable a modificar durante la operación del sistema. Adicionalmente, la mayoría de documentos hacen uso de componentes que pueden tener gran consumo energético, como es el caso de un compresor en el proceso de atomización del agua en JP2011100782A, lo cual hace más complicado obtener un balance energético neto positivo. Lo anterior, evidencia la necesidad de definir un procedimiento para la toma inteligente de decisiones en la irrigación de los paneles FV. JP2011100782A, GB2504802A, US20150033783 Al, CN104686254 and GR20100100590 do not provide a positive net energy balance criterion of the system, which ensures that the additional energy generated by irrigation is greater than the energy consumption due to the operation of the system. This disadvantage is mainly caused by the selection of the operating temperature of the PV panel, instead of the additional power generated, such as the variable to be modified during system operation. Additionally, most documents make use of components that can have high energy consumption, such as a compressor in the water atomization process in JP2011100782A, which makes it more difficult to obtain a positive net energy balance. The foregoing evidences the need to define a procedure for intelligent decision making in the irrigation of PV panels.
El documento CN 104686254 transfiere calor al interior de un invernadero por medio de un intercambiador de calor, razón por la cual la temperatura de esta agua puede estar varios grados por encima de la temperatura ambiente. En tal condición, la remoción de calor por irrigación es reducida, esto a pesar de indicarse que se podría dejar ingresar agua a temperatura ambiente en el tanque, reduciendo la temperatura conjunta del agua. Los documentos JP2011100782A, GB2504802A, US20150033783A1, CN104686254 y
GR20100100590 no consideran la integración de los paneles FV con un techo verde, por lo cual, no presentan la infraestructura y el método para la irrigación del mismo. CN 104686254 transfers heat to the interior of a greenhouse by means of a heat exchanger, which is why the temperature of this water can be several degrees above the ambient temperature. In such a condition, the removal of heat by irrigation is reduced, despite indicating that water could be allowed to enter the tank at room temperature, reducing the joint water temperature. JP2011100782A, GB2504802A, US20150033783A1, CN104686254 and GR20100100590 does not consider the integration of PV panels with a green roof, so they do not present the infrastructure and the method for irrigation.
En el presente invento se entenderá por "techo verde", como aquel que está compuesto por una capa vegetal, sustrato y un conjunto de capas protectoras de la superficie donde se instala el techo verde, entre otras. La capa vegetal o vegetación es la parte superior y visible de un techo verde. El sustrato se debe entender como el suelo de cultivo y crecimiento de la vegetación. Los documentos descritos no consideran la variación de la orientación del panel FV, y por ende la infraestructura de éstas se adapta ante tal cambio, por lo que no permiten captar mayor radiación solar y aumentar la generación en sistemas FV ubicados en la zona tropical. El estado del arte no divulga tecnologías que permitan el suministro de agua en un lado del panel FV y que posteriormente pueda ser capaz de captar agua, y que, al mismo tiempo, se pueda cambiar la configuración de tal manera que el lado del panel FV que está captando agua de irrigación, luego pueda estar en capacidad de suministrar agua. In the present invention, "green roof" will be understood as that which is composed of a plant layer, substrate and a set of protective layers of the surface where the green roof is installed, among others. The vegetation or vegetation layer is the top and visible part of a green roof. The substrate should be understood as the cultivation soil and vegetation growth. The documents described do not consider the variation of the orientation of the PV panel, and therefore the infrastructure of these adapts to such change, so they do not allow to capture more solar radiation and increase the generation of PV systems located in the tropical zone. The state of the art does not disclose technologies that allow the supply of water on one side of the PV panel and that later may be able to capture water, and that, at the same time, the configuration can be changed in such a way that the side of the PV panel that is collecting irrigation water, then may be able to supply water.
3. Breve descripción del invento 3. Brief description of the invention
El presente invento divulga un sistema inteligente de irrigación de paneles fotovoltaicos, que comprende: a) un panel fotovoltaico dispuesto sobre una estructura mecánica que puede variar su inclinación; b) un techo verde que coexiste con la estructura mecánica; c) un sistema de irrigación de fluido conformado por: i) un subsistema de suministro del fluido para la irrigación de los paneles fotovoltaicos; ii) un subsistema de suministro del fluido para la irrigación del techo verde. Así mismo, el subsistema de monitorización y control está conformado por: i) sensores de temperatura, de radiación solar, de nivel del fluido en un tanque de acopio, y de humedad del techo verde; ii) una unidad que controla la irrigación de un flujo del fluido sobre el panel FV y el techo verde mediante el sensado de variables micro-climáticas, y el nivel del fluido en el tanque de acopio, junto con el accionamiento de una bomba sumergible y una electroválvula. Finalmente, el sistema cuenta con medios de medida que miden la temperatura del panel fotovoltaico.
Adicionalmente, el presente invento divulga un método para la irrigación inteligente de panel FV que busca el uso racional del fluido de irrigación junto con el máximo beneficio energético de la integración de la irrigación al sistema fotovoltaico, que es la diferencia entre la energía adicional generada por el panel FV debida a la irrigación y la energía consumida por la operación de los dispositivos eléctricos y electrónicos del sistema. El método permite determinar cuándo se debe iniciar la irrigación del panel FV, durante cuánto tiempo se debe irrigar, y cuál debe ser la fuente de irrigación (red de suministro o tanque de acopio). La operación del subsistema de suministro del fluido para la irrigación del techo verde es determinada por las consignas del método para la irrigación inteligente del techo verde y el nivel de humedad del sustrato, el cual es monitorizado por medio de un sensor de nivel de humedad, logrando un uso racional del fluido, a partir de dos niveles de operación del sustrato del techo verde, nivel de humedad crítico y nivel de humedad aceptable. The present invention discloses an intelligent irrigation system for photovoltaic panels, comprising: a) a photovoltaic panel arranged on a mechanical structure that can vary its inclination; b) a green roof that coexists with the mechanical structure; c) a fluid irrigation system consisting of: i) a fluid supply subsystem for the irrigation of photovoltaic panels; ii) a fluid supply subsystem for green roof irrigation. Likewise, the monitoring and control subsystem is made up of: i) temperature, solar radiation, fluid level sensors in a storage tank, and green roof humidity; ii) a unit that controls the irrigation of a fluid flow on the PV panel and the green roof by sensing micro-climatic variables, and the level of the fluid in the collection tank, together with the operation of a submersible pump and a solenoid valve Finally, the system has measuring means that measure the temperature of the photovoltaic panel. Additionally, the present invention discloses a method for intelligent PV panel irrigation that seeks the rational use of the irrigation fluid together with the maximum energy benefit of the integration of the irrigation into the photovoltaic system, which is the difference between the additional energy generated by the PV panel due to irrigation and energy consumed by the operation of the electrical and electronic devices of the system. The method allows to determine when the PV panel irrigation should be started, for how long it should be irrigated, and what the source of irrigation should be (supply network or storage tank). The operation of the fluid supply subsystem for irrigation of the green roof is determined by the instructions of the method for intelligent irrigation of the green roof and the humidity level of the substrate, which is monitored by means of a humidity level sensor, achieving a rational use of the fluid, from two levels of operation of the green roof substrate, critical humidity level and acceptable humidity level.
El método para irrigación inteligente del panel FV parte de estimar las condiciones de temperatura de operación y potencia eléctrica generada por otro panel FV (real o simulado) que nunca es irrigado, denominado panel FV de referencia, y comprende los siguientes pasos: The method for intelligent irrigation of the PV panel starts from estimating the operating temperature and electrical power conditions generated by another PV panel (real or simulated) that is never irrigated, called the reference PV panel, and comprises the following steps:
a) medir las condiciones micro-climáticas del lugar donde se encuentra el panel FV, temperatura del fluido en el tanque de acopio y nivel del fluido del tanque de acopio; a) measure the micro-climatic conditions of the place where the PV panel is located, temperature of the fluid in the collection tank and fluid level of the collection tank;
b) proyectar en el tiempo la temperatura de operación y la potencia eléctrica generada por el panel FV de referencia; b) project over time the operating temperature and electrical power generated by the reference PV panel;
c) determinar la duración y la fuente de irrigación para disminuir la temperatura de operación del panel FV a un valor objetivo; d) proyectar en el tiempo la potencia eléctrica consumida por el sistema de irrigación de acuerdo con las condiciones de duración y fuente de irrigación determinadas en (c); c) determine the duration and source of irrigation to decrease the operating temperature of the PV panel to an objective value; d) project over time the electrical power consumed by the irrigation system in accordance with the conditions of duration and source of irrigation determined in (c);
e) proyectar en el tiempo la variación de la temperatura de operación y la potencia eléctrica generada por el panel FV debido a la irrigación determinada en (c), hasta que la temperatura de operación y la potencia eléctrica generada correspondan a las proyectadas en (b);
calcular en el tiempo la curva de potencia neta definida como la potencia generada proyectada en (e) menos la potencia generada proyectada en (b) menos la potencia consumida proyectada en (d); e) project over time the variation of the operating temperature and the electrical power generated by the PV panel due to the irrigation determined in (c), until the operating temperature and the generated electric power correspond to those projected in (b ); calculate over time the net power curve defined as the projected generated power in (e) minus the projected generated power in (b) minus the projected consumed power in (d);
calcular la curva de energía neta acumulada en el tiempo definida como la sumatoria del producto de la potencia neta calculada en (f) por el paso del tiempo de análisis; calculate the net energy curve accumulated in the time defined as the sum of the product of the net power calculated in (f) by the passage of the analysis time;
calcular la curva de potencia neta promedio en el tiempo definida como la relación entre la curva de la energía neta acumulada en el tiempo calculada en (g) y el tiempo correspondiente a cada valor calculado; determinar a partir de la curva calculada en (h) la potencia neta promedio máxima y su tiempo correspondiente, denominado tiempo de beneficio energético máximo; calculate the average net power curve in the defined time as the ratio between the curve of the accumulated net energy in the time calculated in (g) and the time corresponding to each calculated value; determine from the curve calculated in (h) the maximum average net power and its corresponding time, called the maximum energy benefit time;
establecer el nuevo instante de tiempo de potencial irrigación definido como el instante de tiempo actual más el tiempo de beneficio energético máximo determinado en (i); establish the new instant of potential irrigation time defined as the instant of current time plus the maximum energy benefit time determined in (i);
irrigar el panel FV durante el tiempo determinado en (c) únicamente si la potencia neta promedio máxima es positiva, si el tiempo de beneficio energético máximo es menor al intervalo de tiempo límite para la obtención de un beneficio energético por irrigación (X) y si es el mismo instante de tiempo o un instante de tiempo posterior al instante de tiempo para una nueva etapa de irrigación establecido la última vez que se irrigó. irrigate the PV panel for the time determined in (c) only if the maximum average net power is positive, if the maximum energy benefit time is less than the time limit for obtaining an energy benefit by irrigation (X) and if it is the same instant of time or an instant of time after the instant of time for a new irrigation stage established the last time it was irrigated.
4. Breve descripción de las figuras 4. Brief description of the figures
La FIG. 1 muestra los componentes del sistema de la presente invención. FIG. 1 shows the system components of the present invention.
La FIG. 2 muestra los componentes del subsistema de suministro de fluido para la irrigación del panel FV (200) con orientación A. FIG. 2 shows the components of the fluid supply subsystem for irrigation of the PV panel (200) with orientation A.
La FIG. 3 muestra los componentes del subsistema de suministro de fluido para la irrigación del panel FV (200) con orientación B. FIG. 3 shows the components of the fluid supply subsystem for irrigation of the PV panel (200) with B orientation.
La FIG. 4 muestra una vista superior de la unidad de difusión/captación (S). FIG. 4 shows a top view of the broadcast / pickup unit (S).
La FIG. S muestra una vista superior de la unidad de difusión/captación (S) y la ubicación de los ejes de corte transversal.
La FIG. 6 muestra los cortes transversales de la unidad de difusión/captación (S) indicados en la FIG. 5. FIG. S shows a top view of the diffusion / pickup unit (S) and the location of the cross-cutting axes. FIG. 6 shows the cross sections of the diffusion / pickup unit (S) indicated in FIG. 5.
La FIG. 7 muestra una vista frontal de la unidad de difusión/captación (S). FIG. 7 shows a front view of the diffusion / feedback unit (S).
La FIG. 8 muestra una vista de la unidad de difusión/captación (S) en operación instalada en el lado alto de un panel FV (200). FIG. 8 shows a view of the broadcast / pickup unit (S) in operation installed on the high side of a PV panel (200).
La FIG. 9 muestra la vista posterior de la unidad de irrigación/captación (S). FIG. 9 shows the rear view of the irrigation / collection unit (S).
La FIG. 10 muestra una vista posterior de la unidad de difusión/captación (S) y la ubicación del eje de corte longitudinal. FIG. 10 shows a rear view of the diffusion / pickup unit (S) and the location of the longitudinal cutting axis.
La FIG. 11 muestra el corte longitudinal de la unidad de difusión/captación (5) indicado en la FIG. 10. FIG. 11 shows the longitudinal section of the diffusion / collection unit (5) indicated in FIG. 10.
La FIG. 12 muestra el tanque de acopio (15). FIG. 12 shows the storage tank (15).
La FIG. 13 muestra los componentes del subsistema de monitorización y control. FIG. 13 shows the components of the monitoring and control subsystem.
La FIG. 14 es un diagrama de bloques de la operación general del método de irrigación del panel FV. FIG. 14 is a block diagram of the general operation of the PV panel irrigation method.
La FIG. 15 es un diagrama esquemático de entradas y salidas de las etapas del método de irrigación del panel FV. FIG. 15 is a schematic diagram of inputs and outputs of the stages of the PV panel irrigation method.
La FIG. 16 es un diagrama de bloques de los pasos para la puesta en marcha del método de irrigación del panel FV. FIG. 16 is a block diagram of the steps for starting the PV panel irrigation method.
La FIG. 17 es un diagrama de bloques de la implementación preferida de la operación general del método de irrigación del panel FV. FIG. 17 is a block diagram of the preferred implementation of the general operation of the PV panel irrigation method.
La FIG. 18 es un diagrama de flujo de los pasos para la proyección en el tiempo del efecto de la irrigación en el panel FV. FIG. 18 is a flow chart of the steps for the projection in time of the effect of irrigation on the PV panel.
La FIG. 19 es un diagrama de flujo de los pasos para la proyección en el tiempo de las condiciones de operación del panel FV y del subsistema de suministro de fluido para la irrigación del panel FV en caso de no irrigación. FIG. 19 is a flow chart of the steps for the projection over time of the operating conditions of the PV panel and the fluid supply subsystem for the PV panel irrigation in case of non-irrigation.
La FIG. 20 es un diagrama de flujo de los pasos para la proyección en el tiempo de las condiciones del panel FV y del subsistema de suministro de fluido para la irrigación del panel FV en caso de irrigación. FIG. 20 is a flow chart of the steps for the projection over time of the conditions of the PV panel and the fluid supply subsystem for the irrigation of the PV panel in case of irrigation.
La FIG. 21 es un diagrama de flujo de los pasos para la cuantificación del beneficio energético debido a la irrigación del panel FV. FIG. 21 is a flow chart of the steps for quantifying the energy benefit due to the PV panel irrigation.
La FIG. 22 es un diagrama de bloques de los pasos para la puesta en marcha del método de irrigación del techo verde. FIG. 22 is a block diagram of the steps for the implementation of the green roof irrigation method.
La FIG. 23 es un diagrama de bloques de la implementación preferida de la operación general del método de irrigación del techo verde.
La FIG. 24 es un diagrama de flujo de los pasos para ejecutar la irrigación preferentemente desde la red de suministro del fluido de la edificación. FIG. 23 is a block diagram of the preferred implementation of the general operation of the green roof irrigation method. FIG. 24 is a flow chart of the steps to execute irrigation preferably from the building fluid supply network.
La FIG. 25 es un diagrama de flujo de los pasos para ejecutar la irrigación preferentemente desde el tanque de acopio. FIG. 25 is a flow chart of the steps to execute irrigation preferably from the collection tank.
5. Descripción detallada del invento 5. Detailed description of the invention
La presente invención tiene por objeto principal incrementar la energía generada por los paneles FV a partir de la irrigación de la superficie superior de éstos. Asimismo, la invención puede llevar a cabo la irrigación del techo verde cuando los paneles FV estén instalados sobre éste. The present invention has as its main objective to increase the energy generated by the PV panels from the irrigation of the upper surface of these. Also, the invention can carry out the irrigation of the green roof when the PV panels are installed on it.
La invención consta de dos partes, aparato y procedimiento de operación. El aparato es el sistema de irrigación de los paneles FV y el techo verde, que consiste en el conjunto integrado de los componentes para el suministro y el control de la irrigación. Este sistema está conformado por tres subsistemas, a saber: i) el subsistema de suministro del fluido para la irrigación del panel FV; ii) el subsistema de monitorización y control; y iii) el subsistema de suministro del fluido para la irrigación del techo verde. The invention consists of two parts, apparatus and operation procedure. The apparatus is the irrigation system of the PV panels and the green roof, which consists of the integrated set of components for the supply and control of irrigation. This system consists of three subsystems, namely: i) the supply subsystem for the irrigation of the PV panel; ii) the monitoring and control subsystem; and iii) the fluid supply subsystem for green roof irrigation.
El procedimiento de operación de la invención consta de dos métodos: un método de irrigación de los paneles FV y un método de irrigación del techo verde, siendo el primero el principal y el segundo complementario en la modalidad preferida de esta invención. The method of operation of the invention consists of two methods: a method of irrigation of the PV panels and a method of irrigation of the green roof, the first being the main and the second complementary in the preferred embodiment of this invention.
El método de irrigación de los paneles FV tiene por objeto logra la obtención de un balance energético neto positivo de la operación, que consiste en que la energía adicional producida por los paneles FV debido a la irrigación sea mayor a la energía consumida por la invención para tal fin. Para ello, el método determina cuándo se debe iniciar la irrigación de los paneles FV, durante cuánto tiempo se debe irrigar, y cuál debe ser la fuente de irrigación, la red de suministro o el tanque de acopio. Adicionalmente, tales respuestas deben ser obtenidas de manera recurrente, debido a la variación en el tiempo de las condiciones micro-climáticas y de operación de los paneles FV.
El método de irrigación del techo verde tiene por objeto garantizar el uso racional y eficiente del agua, por lo cual se determina de manera recurrente si se debe irrigar, cuándo se debe iniciar la irrigación de la vegetación, cuándo se debe detener y cuál debe ser la fuente de irrigación en un instante determinado (red de suministro o tanque de acopio). The purpose of the irrigation method of PV panels is to obtain a positive net energy balance of the operation, which means that the additional energy produced by PV panels due to irrigation is greater than the energy consumed by the invention for such end To do this, the method determines when the PV panels should be irrigated, for how long it should be irrigated, and what should be the source of irrigation, the supply network or the collection tank. Additionally, such responses must be obtained on a recurring basis, due to the variation in time of the micro-climatic and operating conditions of the PV panels. The method of irrigation of the green roof is intended to guarantee the rational and efficient use of water, so it is determined on a recurring basis whether it should be irrigated, when vegetation irrigation should be started, when it should be stopped and what should be the irrigation source at a given time (supply network or storage tank).
En definitiva, la integración de las dos partes de la invención, aparato y procedimiento, crea un sistema inteligente de irrigación. El término "inteligente" hace referencia a que esta invención puede determinar por sí misma las condiciones de operación de acuerdo a las circunstancias en tiempo real, siendo el balance energético neto positivo de la operación del panel FV el criterio principal de decisión. In short, the integration of the two parts of the invention, apparatus and procedure, creates an intelligent irrigation system. The term "intelligent" refers to the fact that this invention can determine for itself the operating conditions according to the circumstances in real time, the positive net energy balance of the operation of the PV panel being the main decision criterion.
A continuación se presenta la descripción detallada del sistema y los métodos mencionados. Below is the detailed description of the system and the methods mentioned.
A. Descripción del sistema de irrigación de paneles FV y techo verde A. Description of the irrigation system of PV panels and green roof
El problema presentado en la sección de la descripción del estado del arte consiste en la disminución de la eficiencia de los paneles FV debido al aumento de su temperatura de operación, y cómo las invenciones existentes tienen limitaciones para resolver esto, tales como: un consumo de agua significativo inadmisible para los usuarios, no se garantiza un balance energético neto positivo debido a la irrigación, no hay integración con el techo verde ni uso doble propósito del fluido de irrigación (para paneles FV y techo verde), y por último, la infraestructura de suministro y captación del fluido de irrigación no es flexible para adaptarse a la variación de la orientación de los paneles FV. The problem presented in the section of the description of the state of the art consists in the decrease of the efficiency of the PV panels due to the increase in their operating temperature, and how the existing inventions have limitations to solve this, such as: a consumption of Significant water unacceptable to users, a positive net energy balance is not guaranteed due to irrigation, there is no integration with the green roof or dual use of the irrigation fluid (for PV panels and green roof), and finally, the infrastructure The supply and collection of the irrigation fluid is not flexible to adapt to the variation of the orientation of the PV panels.
Tal necesidad identificada es atendida por la presente invención mediante un sistema y dos métodos de irrigación, para paneles FV y techo verde, donde le primero permite reducir la temperatura de operación de las celdas FV. Como se explicará en detalle en el presente documento, esto se logra a partir de la extracción del calor almacenado en el panel FV, debido al contacto entre un fluido de irrigación y la superficie superior del panel FV. El fluido de irrigación, que en las modalidades preferidas de la presente
invención puede ser agua, actúa como disipador de calor debido a que la temperatura de dicho líquido es menor que la temperatura de operación del panel FV. Such identified need is met by the present invention by means of a system and two irrigation methods, for PV panels and green roof, where it can first reduce the operating temperature of PV cells. As will be explained in detail herein, this is achieved from the extraction of heat stored in the PV panel, due to the contact between an irrigation fluid and the upper surface of the PV panel. The irrigation fluid, which in the preferred embodiments of the present The invention can be water, it acts as a heat sink because the temperature of said liquid is lower than the operating temperature of the PV panel.
En una modalidad preferida de la presente invención, la irrigación de paneles FV se realiza sobre techos verdes. Por tal motivo, la presente invención aprovecha el líquido irrigado para dos propósitos: irrigar tanto los paneles FV como el techo verde. In a preferred embodiment of the present invention, the irrigation of PV panels is carried out on green roofs. For this reason, the present invention takes advantage of the irrigated liquid for two purposes: to irrigate both the PV panels and the green roof.
En la FIG. 1, se muestra una modalidad del sistema de irrigación de paneles FV y techo verde del presente invento, el cual comprende: i) paneles FV dispuestos sobre una estructura mecánica que varía su inclinación; ii) un techo verde integrado con las bases de soporte de la estructura mecánica; iii) un sistema de irrigación de fluido conformado por un subsistema de suministro de fluido para la irrigación de paneles FV y un subsistema de suministro de fluido para la irrigación del techo verde; y iv) un subsistema de monitorización y control conformado por una unidad de control (controlador) y por sensores de temperatura, de radiación solar, de nivel del fluido en un tanque de acopio, y de humedad del techo verde. La unidad de control determina las condiciones de irrigación del panel FV y el techo verde a partir del sensado de variables micro-climáticas y del nivel del tanque de acopio (1S), junto con el accionamiento de bombas sumergibles (80 y 85) y una electroválvula de varias vías (20). In FIG. 1, an embodiment of the irrigation system of PV panels and green roof of the present invention is shown, which comprises: i) PV panels arranged on a mechanical structure that varies its inclination; ii) a green roof integrated with the support bases of the mechanical structure; iii) a fluid irrigation system consisting of a fluid supply subsystem for the irrigation of PV panels and a fluid supply subsystem for irrigation of the green roof; and iv) a monitoring and control subsystem consisting of a control unit (controller) and temperature sensors, solar radiation, fluid level in a storage tank, and green roof humidity. The control unit determines the irrigation conditions of the PV panel and the green roof from the sensing of micro-climatic variables and the level of the storage tank (1S), together with the operation of submersible pumps (80 and 85) and a multi-way solenoid valve (20).
El sistema del presente invento podrá ponerse en funcionamiento aunque no exista necesariamente un techo verde, es decir, que el sistema de irrigación podrá funcionar sobre los paneles FV sin necesidad de utilizar el fluido para irrigar el techo verde. En esencia, el sistema de irrigación de paneles FV y techo verde del presente invento podrá estar conformado por tres subsistemas, a saber: i) el subsistema de suministro de fluido para la irrigación del panel FV; ii) el subsistema de monitorización y control; y iii) el subsistema de suministro de fluido para irrigación del techo verde. Se debe entender en la presente invención que el sistema de irrigación de los paneles FV y el techo verde puede ser instalado en uno o varios paneles FV (200) y proveer el fluido de riego para el techo verde que se encuentra debajo y cercanos a éstos.
Para facilitar la comprensión de los elementos que conforman la presente invención, a continuación se presenta una lista de los elementos con los respectivos números de referencia utilizados en las figuras:
The system of the present invention may be put into operation even if there is not necessarily a green roof, that is, that the irrigation system can operate on the PV panels without using the fluid to irrigate the green roof. In essence, the PV roof and green roof irrigation system of the present invention may be comprised of three subsystems, namely: i) the PV fluid irrigation subsystem; ii) the monitoring and control subsystem; and iii) the green roof irrigation fluid supply subsystem. It should be understood in the present invention that the irrigation system of the PV panels and the green roof can be installed in one or several PV panels (200) and provide the irrigation fluid for the green roof below and near them . To facilitate the understanding of the elements that make up the present invention, a list of the elements with the respective reference numbers used in the figures is presented below:
5 5
0 0
5 5
0 0
5
5
En una modalidad de la presente invención como la mostrada en la F1G. 1, F1G. 2, o FIG. 3, el sistema está conformado por unos paneles FV (200), los cuales se pueden instalar con diferentes grados de inclinación y orientación de acuerdo a la ubicación geográfica. Tal ajuste de la inclinación y orientación tiene como propósito captar mayor radiación solar para aumentar la generación de energía. En la presente invención, se debe entender que la inclinación corresponde al ángulo formado entre la superficie del panel FV (200) y una superficie horizontal de referencia; asimismo, la orientación hace referencia al ángulo formado entre la proyección horizontal del vector normal a la superficie del panel FV (200) y la dirección sur geográfica. En las modalidades de la presente invención cuando un panel FV (200) de forma rectangular está inclinado, dos de sus lados están paralelos a la superficie horizontal de referencia, aunque a diferente altui ntal a mayor
altura se denomina lado alto ; mientras, el lado paralelo a la superficie horizontal a menor altura se denomina "lado bajo". In an embodiment of the present invention as shown in F1G. 1, F1G. 2, or FIG. 3, the system is made up of PV panels (200), which can be installed with different degrees of inclination and orientation according to the geographical location. Such adjustment of the inclination and orientation is intended to capture more solar radiation to increase energy generation. In the present invention, it should be understood that the inclination corresponds to the angle formed between the surface of the PV panel (200) and a horizontal reference surface; also, the orientation refers to the angle formed between the horizontal projection of the normal vector to the surface of the PV panel (200) and the geographical south direction. In the embodiments of the present invention when a rectangular PV panel (200) is inclined, two of its sides are parallel to the horizontal reference surface, although at a different height to greater height is called high side; while, the side parallel to the horizontal surface at a lower height is called the "low side".
Una de las ventajas del presente invento, es que es un sistema modular y liviano diseñado para ser integrado a la infraestructura existente de sistemas de techos verdes; por lo cual algunos componentes se instalan de la siguiente manera: las unidades de difusión/captación (5) se fijan al marco del panel FV (210), la caja de control (40) y el piranómetro (75) se pueden instalar en la estructura de soporte (21S) de los paneles FV (200), y los sensores de temperatura de contacto (45) se ubican en la pane posterior del panel FV (200). One of the advantages of the present invention is that it is a modular and lightweight system designed to be integrated into the existing green roof system infrastructure; whereby some components are installed as follows: the diffusion / pickup units (5) are fixed to the frame of the PV panel (210), the control box (40) and the pyranometer (75) can be installed in the support structure (21S) of the PV panels (200), and the contact temperature sensors (45) are located in the rear panel of the PV panel (200).
Las unidades de difusión/captación (S) corresponden a piezas que se instalan sobre el marco del panel FV (210), que pueden cumplir dos funciones (no de forma simultánea), difusión del fluido de irrigación en forma de película sobre la superficie superior panel FV (200) y captación del fluido de irrigación. La función a ser realizada por la unidad dependerá del lado de instalación de la unidad, lo cual se explica posteriormente. The diffusion / collection units (S) correspond to parts that are installed on the frame of the PV panel (210), which can fulfill two functions (not simultaneously), diffusion of the irrigation fluid in the form of a film on the upper surface PV panel (200) and irrigation fluid collection. The function to be performed by the unit will depend on the installation side of the unit, which is explained later.
Asimismo, se debe entender que la caja de control (40) corresponde al elemento para resguardar el controlador (IOS) y los relés de operación (90, 95, 100). Por otro lado, algunos componentes son instalados sobre el sustrato de la cubierta vegetal, tales como: el tanque de acopio (15), la electroválvula de varias vías (20), la tubería de suministro de fluido de la red (25), tubería flexible (30) para la interconexión de los tanques de acopio (15) y la tubería de irrigación del techo verde (35). En la modalidad preferida de esta invención la tubería de será de tipo flexible, aunque no se limita a ésta. Likewise, it should be understood that the control box (40) corresponds to the element to protect the controller (IOS) and the operating relays (90, 95, 100). On the other hand, some components are installed on the substrate of the green roof, such as: the collection tank (15), the multi-way solenoid valve (20), the network fluid supply pipe (25), pipe flexible (30) for the interconnection of the storage tanks (15) and the green roof irrigation pipe (35). In the preferred embodiment of this invention the pipe will be of the flexible type, although it is not limited thereto.
£1 tanque de acopio (15) podrá contener dos bombas sumergibles (80 y 85), las cuales son componentes electromecánicos que toman fluido en reposo y la mueven para transportarla a determina presión y altura con respecto al punto donde fue captada. La bomba sumergible 1 (80) tiene por objeto suministrar fluido contenido en el tanque de acopio (15) a las unidades de difusión/captación (5); mientras que, la bomba sumergible 2 (85) lleva el fluido del tanque de acopio (15) a la tubería de irrigación del techo verde (35). The collection tank (15) may contain two submersible pumps (80 and 85), which are electromechanical components that take fluid at rest and move it to transport it at a determined pressure and height with respect to the point where it was collected. The submersible pump 1 (80) is intended to supply fluid contained in the collection tank (15) to the diffusion / collection units (5); while, the submersible pump 2 (85) brings the fluid from the collection tank (15) to the green roof irrigation pipe (35).
A continuación se describe en detalle cada uno de los tres subsistemas, a saber: i) el subsistema de suministro de fluido para la irrigación del panel FV; ii) el subsistema de monitorización y control; y iii) el subsistema de suministro de fluido para la irrigación del techo verde. i) Subsistema de suministro del fluido para la irrigación del panel FV Each of the three subsystems is described in detail below, namely: i) the PV fluid supply subsystem for the PV panel; ii) the monitoring and control subsystem; and iii) the fluid supply subsystem for green roof irrigation. i) Fluid supply subsystem for PV panel irrigation
Los componentes principales para la irrigación son las unidades de difusión/captación (5), la válvula de distribución (10), los ible (30), la electroválvula de varias vías (20) y la
Las unidades de difusión/captación (5) son instaladas en los lados alto y bajo de los paneles FV (200), tal como lo muestra la FIG. 2. Cuando la unidad de difusión/captación (S) está instalada en el lado alto del panel FV (200), esta unidad realiza la difusión del fluido, que en las modalidades preferidas es agua - pero debe entenderse que puede ser cualquier otro fluido que permita reducir la temperatura de los paneles FV (200) - esparciéndose en forma de película. The main components for irrigation are the diffusion / collection units (5), the distribution valve (10), the ibles (30), the multi-way solenoid valve (20) and the The diffusion / collection units (5) are installed on the high and low sides of the PV panels (200), as shown in FIG. 2. When the diffusion / pickup unit (S) is installed on the high side of the PV panel (200), this unit diffuses the fluid, which in water is preferred, but it should be understood that it can be any other fluid that allows to reduce the temperature of the PV panels (200) - spreading in the form of a film.
Cuando la unidad de difusión/captación (S) está instalada en el lado bajo del panel FV (200), dicha unidad realiza la captación del fluido de irrigación. El fluido de irrigación va del lado alto al lado bajo del panel FV (200) por efecto de la gravedad. When the diffusion / collection unit (S) is installed on the low side of the PV panel (200), said unit collects the irrigation fluid. The irrigation fluid goes from the high side to the low side of the PV panel (200) due to gravity.
Las unidades de difusión/captación (5) pueden cumplir funciones tanto de difusión como de captación del fluido, aunque no de forma simultánea. Esta doble función busca garantizar la operación de la invención en caso de que se desee cambiar la orientación de los paneles FV (200), lo que conlleva a que un mismo lado del panel FV puede ser el lado alto durante unos meses del año, y posteriormente ser el lado bajo durante los otros meses del año, tal como se aprecia en la FIG.3 en contraste con la FIG. 2. Dicho cambio se justifica cuando la radiación solar directa puede incidir tanto desde el sur como desde el norte según sea el mes del año. The diffusion / collection units (5) can fulfill both diffusion and fluid collection functions, although not simultaneously. This double function seeks to guarantee the operation of the invention in case it is desired to change the orientation of the PV panels (200), which means that the same side of the PV panel can be the high side for a few months of the year, and subsequently being the low side during the other months of the year, as seen in FIG. 3 in contrast to FIG. 2. This change is justified when direct solar radiation can affect both from the south and from the north depending on the month of the year.
Para la presente invención, la tubería flexible (30) permite que los tramos de conexión entre los componentes se ajusten por si mismos cuando se varía la orientación de los paneles FV (200). La válvula de distribución (10) puede ajustar su dirección de distribución del agua para que sólo sea conducida a las unidades de difusión/captación (5) instaladas en el lado alto de los paneles FV (200). For the present invention, the flexible pipe (30) allows the connecting sections between the components to adjust themselves when the orientation of the PV panels (200) is varied. The distribution valve (10) can adjust its water distribution direction so that it is only directed to the diffusion / collection units (5) installed on the high side of the PV panels (200).
La válvula de distribución (10) podrá tener dos posiciones de operación, las cuales pueden ser seleccionadas de forma manual o automática, siendo la primera opción la modalidad preferida de esta invención. Cada posición de operación de la válvula de distribución permite el flujo de agua en un solo sentido. Como se indicará más adelante, el sistema y método de irrigación del panel FV de la presente invención puede realizar el trabajo de irrigación de forma automática e inteligente dependiendo de las condiciones del medio ambiente y del sistema. The distribution valve (10) may have two operating positions, which can be selected manually or automatically, the first option being the preferred mode of this invention. Each operating position of the distribution valve allows one-way water flow. As will be indicated below, the irrigation system and method of the PV panel of the present invention can perform the irrigation work automatically and intelligently depending on the conditions of the environment and the system.
En la modalidad en la que se utiliza en modo manual, se selecciona la posición de la válvula de distribución (10) para que el agua alimente a las unidades de difusión/captación (5) instaladas en lado alto de los paneles FV (200). El suministro de agua a la válvula de distribución (10) puede ser realizado desde la red a través de una tubería flexible (30) o desde el tanque de acopio (15) a través de una tubería flexible (30) debido al impulso dado por la bomba sumergible 1 (80).
En caso de que no se desee cambiar la orientación de los paneles FV (200), se selecciona únicamente la posición de operación de la válvula de distribución (10) que suministre agua a las unidades de difusión/captación (5) instaladas en el lado alto de los paneles FV (200). En esta modalidad en que no se varía la orientación, no es necesario instalar la tubería flexible (30) entre las unidades de difusión/captación (5) instaladas en el lado alto de los paneles FV (200) y el tanque de acopio (1S), ni entre la válvula de distribución (10) y las unidades de difusión/captación (5) instaladas en el lado bajo del panel FV (200). In the mode in which it is used in manual mode, the position of the distribution valve (10) is selected so that the water feeds the diffusion / collection units (5) installed on the high side of the PV panels (200) . The water supply to the distribution valve (10) can be carried out from the network through a flexible pipe (30) or from the collection tank (15) through a flexible pipe (30) due to the impulse given by the submersible pump 1 (80). If it is not desired to change the orientation of the PV panels (200), only the operating position of the distribution valve (10) that supplies water to the diffusion / collection units (5) installed on the side is selected high of PV panels (200). In this mode in which the orientation is not changed, it is not necessary to install the flexible pipe (30) between the diffusion / collection units (5) installed on the high side of the PV panels (200) and the storage tank (1S ), or between the distribution valve (10) and the diffusion / collection units (5) installed on the low side of the PV panel (200).
Aunque las consideraciones antes mencionadas están referidas para el caso de paneles FV con orientación fija (seguimiento solar estático), también son aplicables al caso en que haya seguimiento solar que involucre cambio de orientación, como puede ser el caso de seguimiento solar basado en la rotación sobre su eje vertical. Although the aforementioned considerations are referred to in the case of PV panels with fixed orientation (static solar tracking), they are also applicable to the case where there is solar tracking that involves changing orientation, such as the case of rotation based solar tracking on its vertical axis.
La unidad de difusión/captación (5) puede contar a lo largo de su estructura con un número variable de difusores de agua (115) y captadores de agua (120) intercalados, tal como lo muestra la FIG. 4, lo cual le permite cumplir su doble función, según el lado del panel FV (200) donde se encuentre instalado. Se debe entender que, aunque la FIG. 4 muestra una estructura de nueve difusores de agua (115) y ocho captadores de agua (120), la unidad de difusión/captación (5) puede contar con una cantidad mayor o menor de difusores (115) y captadores (120) de agua. The diffusion / collection unit (5) can have throughout its structure a variable number of water diffusers (115) and interleaved water collectors (120), as shown in FIG. 4, which allows it to fulfill its double function, according to the side of the PV panel (200) where it is installed. It should be understood that, although FIG. 4 shows a structure of nine water diffusers (115) and eight water collectors (120), the diffusion / collection unit (5) can have a greater or lesser amount of diffusers (115) and water collectors (120) .
Las características técnicas de las unidades de difusión/captación (S) varían a lo largo de la estructura para posibilitar la doble función que éstas deben cumplir. Con el fin de apreciar el detalle técnico de su interior, la FIG. S indica los cortes transversales de una unidad de difusión/captación (5). The technical characteristics of the diffusion / collection units (S) vary throughout the structure to enable the double function that they must fulfill. In order to appreciate the technical detail of its interior, FIG. S indicates the cross sections of a diffusion / feedback unit (5).
La unidad de difusión/captación es simétrica con respecto a su punto medio (eje de corte E- E'), razón por la cual se repiten los cortes Α-Α', B-B\ C-C' y D-D\ La FIG. 6 presenta el detalle de la vista de los cinco cortes transversales indicados por la FIG. 5. The diffusion / pickup unit is symmetrical with respect to its midpoint (cutting axis E-E '), which is why the cuts Α-Α', B-B \ C-C 'and D-D \ FIG are repeated. 6 presents the detail of the view of the five cross sections indicated by FIG. 5.
Cuando las unidades de difusión/captación (S) están instaladas en el lado alto de los paneles FV (200), se suministra el agua para irrigación del panel FV (200) por medio de la boquilla de ingreso de agua (12S), la cual se aprecia en la vista A-A' de la FIG. 6. Tal como lo indica la FIG. 7, cada unidad de difusión/captación (S) tiene dos boquillas de ingreso de agua (125). When the diffusion / collection units (S) are installed on the high side of the PV panels (200), the water for irrigation of the PV panel (200) is supplied by means of the water inlet nozzle (12S), the which can be seen in the view AA 'of FIG. 6. As indicated in FIG. 7, each diffusion / collection unit (S) has two water inlet nozzles (125).
La válvula de distribución (10) suministra el agua a la boquilla de ingreso de agua (125) a través de una tubería flexible (30). La boquilla de ingreso de agua (125) transporta el agua hasta la tubería interna de abastecimiento (130), mostrada tanto por las vistas de la FIG. 6 como por la FIG. 7.
La tubería interna de abastecimiento (130) está fijada a la superficie curva a desnivel (ISO) por medio de secciones laminares (1SS). El desnivel de la superficie curva hace referencia a que ésta no es paralela con la superficie horizontal de referencia, puesto que debe dirigir el agua a un punto determinado, que es la boquilla de desagüe (14S). Las secciones laminares son elementos planos, delgados y no flexible instalados al interior de la unidad de difusión/captación (S), para dar rigidez mecánica a ésta. La tubería interna de abastecimiento (130) está conectada con los conductos (160) de la unidad de difusión/captación, tal como se muestra en las vistas Β-Β', C-C y E-E' de la FIG. 6. Cada conducto (160) abastece a un difusor de agua (115), el cual entrega el agua en varias direcciones. La acción conjunta de los difusores de agua (11S) permite crear una película de agua que cubre la totalidad del área de celdas FV (20S), tal como muestra la FIG. 8. The distribution valve (10) supplies the water to the water inlet nozzle (125) through a flexible pipe (30). The water inlet nozzle (125) transports the water to the internal supply pipe (130), shown both by the views of FIG. 6 as per FIG. 7. The internal supply pipe (130) is fixed to the uneven curved surface (ISO) by means of laminar sections (1SS). The unevenness of the curved surface refers to the fact that it is not parallel with the horizontal reference surface, since it must direct the water to a specific point, which is the drain nozzle (14S). The laminar sections are flat, thin and non-flexible elements installed inside the diffusion / collection unit (S), to give it mechanical rigidity. The internal supply pipe (130) is connected to the ducts (160) of the diffusion / collection unit, as shown in views Β-Β ', CC and EE' of FIG. 6. Each duct (160) supplies a water diffuser (115), which delivers the water in several directions. The joint action of the water diffusers (11S) allows to create a water film that covers the entire area of PV cells (20S), as shown in FIG. 8.
Cada unidad de difusión/captación (5) se sujeta físicamente al marco del panel FV (210) a partir de varios puntos de contacto, que en la modalidad preferida son cuatro puntos. Dos de estos puntos se dan entre las piezas de contacto (140) y la parte superior del marco del panel FV (210), como se muestra en la vista B-B' de la FIG. 6 como por la FIG. 7. Each diffusion / feedback unit (5) is physically attached to the frame of the PV panel (210) from several contact points, which in the preferred mode are four points. Two of these points are between the contact pieces (140) and the upper part of the PV panel frame (210), as shown in view B-B 'of FIG. 6 as per FIG. 7.
Los otros dos puntos se dan entre las piezas de sujeción mecánica (135) y la parte inferior del marco de panel FV (210). Las piezas de sujeción mecánica (135) se apoyan en las aletas de soporte mecánico (165) para ejercer presión. Las aletas de soporte mecánico (165) deben ser cuerpos rígidos para evitar deformaciones. The other two points are between the mechanical clamping parts (135) and the lower part of the PV panel frame (210). The mechanical fastening parts (135) rest on the mechanical support fins (165) to exert pressure. The mechanical support fins (165) must be rigid bodies to avoid deformation.
Se debe entender para la presente invención, que las piezas de sujeción mecánica (135) pueden ser de acción manual, entre otras, sin limitarse a éstas, en donde la modalidad preferida corresponde al principio de funcionamiento tipo tornillo. It should be understood for the present invention, that the mechanical clamping parts (135) can be manually operated, among others, without being limited thereto, where the preferred mode corresponds to the screw type operating principle.
Las unidades de difusión/captación (5) instaladas en el lado bajo de los paneles FV (200) tienen como función captar el agua proveniente del lado alto de los paneles FV (200). Cuando los paneles FV (200) son irrigados, los captadores (120) conducen el agua al interior de las unidades de difusión/captación (5). The diffusion / collection units (5) installed on the low side of the PV panels (200) have the function of collecting water from the high side of the PV panels (200). When the PV panels (200) are irrigated, the collectors (120) drive the water into the diffusion / collection units (5).
La unidad de difusión/captación (5) es una estructura hueca delimitada por una superficie curva con desnivel (150), tal como muestra la FIG. 6. Dicho desnivel está dirigido a la boquilla de desagüe (145), el punto más bajo del componente, tal como lo muestran las FIG. 7 y 9. The diffusion / collection unit (5) is a hollow structure bounded by a curved surface with unevenness (150), as shown in FIG. 6. Said slope is directed to the drain nozzle (145), the lowest point of the component, as shown in FIG. 7 and 9.
El agua captada por la unidad de difusión/captación (5) es conducida a través de la boquilla de desagüe hasta el tanque de acopio (15) por medio de una tubería flexible (30) que conecta los dos componentes. Water collected by the diffusion / collection unit (5) is conducted through the drain nozzle to the collection tank (15) by means of a flexible pipe (30) that connects the two components.
Con el fin de mostrar más detalles de resenta en la FIG.11 el detalle del corte longitudin
El tanque de acopio (1S) tiene como funciones almacenar el agua captada por la unidad de difusión/captación (5) y abastecer de agua a la bomba sumergible 1 (80) para que se pueda irrigar el panel FV (200), si el controlador asf lo indica. Este proceso describe el ciclo de recirculación del fluido de irrigación de la presente invención. In order to show more resale details in FIG. 11 the detail of the cut length The collection tank (1S) has the functions of storing the water collected by the diffusion / collection unit (5) and supplying water to the submersible pump 1 (80) so that the PV panel (200) can be irrigated, if the driver so indicates. This process describes the recirculation cycle of the irrigation fluid of the present invention.
En la modalidad preferida del presente invento, el tanque de acopio (1S) se instala debajo del panel FV (200) y sobre el sustrato (22S) del techo verde, cercano al punto medio de la proyección del panel FV sobre el sustrato. Esto con el fin de evitar que la radiación solar directa caliente el agua para la recirculación, ya que cuando el agua de recirculación aumenta su temperatura se reduce la remoción de calor del panel FV (200), y con ello se limita el mejoramiento de la eficiencia de conversión energética del panel FV (200). In the preferred embodiment of the present invention, the storage tank (1S) is installed under the PV panel (200) and on the substrate (22S) of the green roof, near the midpoint of the projection of the PV panel on the substrate. This in order to prevent direct solar radiation from heating the water for recirculation, since when the recirculation water increases its temperature, the heat removal of the PV panel (200) is reduced, and thereby the improvement of the energy conversion efficiency of the PV panel (200).
Si la invención se implementa para un solo panel FV (200), el tanque de acopio (1S) contendrá una bomba sumergible 1 (80), una bomba sumergible 2 (85), un sensor de temperatura del fluido (55) y un sensor de nivel de fluido (SO), tal como muestra la FIG. 12. En caso de que la invención se implemente para dos o más paneles FV (200), la bomba sumergible 1 (80), la bomba sumergible 2 (85), el sensor de temperatura del fluido (55) y el sensor de nivel de fluido (50) podrán ser distribuidos en los tanques de acopio (15) que existan, tal como se muestra en la FIG. 1. If the invention is implemented for a single PV panel (200), the collection tank (1S) will contain a submersible pump 1 (80), a submersible pump 2 (85), a fluid temperature sensor (55) and a sensor fluid level (SO), as shown in FIG. 12. If the invention is implemented for two or more PV panels (200), the submersible pump 1 (80), the submersible pump 2 (85), the fluid temperature sensor (55) and the level sensor of fluid (50) may be distributed in the collection tanks (15) that exist, as shown in FIG. one.
El tanque de acopio (15) tiene un conjunto de aberturas en su superficie, tal como lo muestra la FIG. 12. La abertura superior para el ingreso de agua (170) está conectada a la tubería flexible (30) que conduce el agua captada por la unidad de difusión/captación (5). La abertura superior para el paso de tubería (175) permite la instalación de tubería flexible (30) que conduce el agua impulsada por la bomba sumergible 1 (80) hasta la válvula de distribución (10). La abertura lateral para el paso de tubería (180) permite la instalación de tubería flexible (30) que conduce el agua impulsada por la bomba sumergible 2 (85) hasta la tubería de irrigación del techo verde (35). La abertura lateral de rebose (185) permite liberar el exceso de agua cuando se ha alcanzado la capacidad máxima del tanque de acopio (15), lo cual puede ocurrir cuando hay precipitaciones y el agua lluvia captada por el panel FV (200) es conducida hasta el tanque de acopio (15). Las aberturas para el paso de cableado (190) permiten la alimentación eléctrica de la bomba sumergible 1 (80) y la bomba sumergible 2 (85), así como la comunicación cableada con el sensor de temperatura (55) y el sensor de nivel de agua (50). Las aberturas laterales para conexión de tubería (195) permiten la interconexión de tanques de acopio (15) a partir de tubería flexible (30), con el fin de distribuir el agua captada de manera uniforme en todos los tanques de acopio (15) y aumentar el volumen máximo de captación. En caso que no se requiera o no se desee la interconexión de los tanques de acopio (15), se deberán taponar las aberturas laterales para la conexión de tubería (195).
Por otro lado, se recomienda mitigar en lo posible la temperatura del fluido de irrigación, ya que éste ingresará al tanque de acopio (1S) con una temperatura mayor a la temperatura ambiente como resultado del proceso de extracción de calor a los paneles FV. Tal situación es desfavorable, ya que a mayor temperatura del fluido menor será la extracción de calor en el panel FV (200), y por ende, menor el incremento de la potencia generada. La mitigación de la temperatura del fluido puede ser realizada en tres componentes del subsistema de suministro de fluido para la irrigación del panel FV después de la irrigación, los cuales son: la unidad de difusión/captación (S), la tubería flexible (30) y el tanque de acopio (1S). En primer lugar, se puede dar aireamiento al agua al fluido captado de la unidad de difusión/captación (5) por medio de aberturas en la parte superior de la superficie curva con desnivel (150). En segunda instancia, la tubería flexible (30), que lleva el fluido de la unidad de difusión/captación (5) al tanque de acopio (1S), podrá ser introducida en el sustrato (22S) del techo verde para aumentar la pérdida de calor, ya que el sustrato cercano al tanque de acopio (1S) tendrá sombreamiento continuo del panel FV (200), y su temperatura será cercana a la temperatura ambiente. The storage tank (15) has a set of openings on its surface, as shown in FIG. 12. The upper opening for the entry of water (170) is connected to the flexible pipe (30) that conducts the water collected by the diffusion / collection unit (5). The upper opening for the pipe passage (175) allows the installation of flexible pipe (30) that conducts the water driven by the submersible pump 1 (80) to the distribution valve (10). The lateral opening for the pipe passage (180) allows the installation of flexible pipe (30) that conducts the water driven by the submersible pump 2 (85) to the green roof irrigation pipe (35). The lateral overflow opening (185) allows the excess water to be released when the maximum capacity of the collection tank (15) has been reached, which can occur when there is precipitation and the rainwater captured by the PV panel (200) is conducted to the storage tank (15). The openings for the wiring passage (190) allow the electrical supply of the submersible pump 1 (80) and the submersible pump 2 (85), as well as the wired communication with the temperature sensor (55) and the level sensor water (50). The lateral openings for pipe connection (195) allow the interconnection of collection tanks (15) from flexible pipe (30), in order to distribute the collected water uniformly in all the collection tanks (15) and Increase the maximum collection volume. If the interconnection of the collection tanks (15) is not required or not desired, the lateral openings for the pipe connection (195) must be plugged. On the other hand, it is recommended to mitigate as much as possible the temperature of the irrigation fluid, since it will enter the storage tank (1S) with a temperature higher than the ambient temperature as a result of the heat extraction process to the PV panels. Such a situation is unfavorable, since the higher the temperature of the fluid, the lower the heat extraction in the PV panel (200), and therefore, the increase in the power generated is lower. Fluid temperature mitigation can be performed on three components of the fluid supply subsystem for the PV panel irrigation after irrigation, which are: the diffusion / collection unit (S), the flexible pipe (30) and the collection tank (1S). First of all, the fluid captured from the diffusion / collection unit (5) can be vented to the water by means of openings in the upper part of the curved surface with unevenness (150). In the second instance, the flexible pipe (30), which carries the fluid from the diffusion / collection unit (5) to the collection tank (1S), can be introduced into the substrate (22S) of the green roof to increase the loss of heat, since the substrate near the collection tank (1S) will have continuous shading of the PV panel (200), and its temperature will be close to the ambient temperature.
En tercer lugar, el diseño e instalación del tanque de acopio (15) puede favorecer la pérdida de calor del agua en su interior. Tal transferencia de calor hacia el entorno puede ser realizada por conducción y convección; será por conducción debido al contacto entre las paredes del tanque de acopio (15) y el sustrato (225) del techo verde; será por convección entre las paredes del tanque de acopio (15) y el aire circundante, o entre el agua y aire contenido en el tanque de acopio (15), por lo que el tanque de acopio (15) podría tener aberturas para ventilación natural en la parte superior. Para este último caso, la tasa de evaporación del agua dependerá de las condiciones climáticas del lugar, como por ejemplo de la humedad relativa del sitio. En la modalidad preferida del tanque de acopio (15), se busca que el área de contacto con el sustrato (225) sea la mayor posible. Thirdly, the design and installation of the storage tank (15) can favor the loss of heat from the water inside. Such heat transfer to the environment can be carried out by conduction and convection; it will be by conduction due to the contact between the walls of the storage tank (15) and the substrate (225) of the green roof; it will be by convection between the walls of the collection tank (15) and the surrounding air, or between the water and air contained in the collection tank (15), so that the collection tank (15) could have openings for natural ventilation on top. For the latter case, the evaporation rate of water will depend on the climatic conditions of the site, such as the relative humidity of the site. In the preferred embodiment of the storage tank (15), the contact area with the substrate (225) is intended to be as large as possible.
Otra forma de enfriar el agua de irrigación es agregar agua con menor temperatura menor a la temperatura ambiente, inclusive hielo. Aunque debe entenderse que pueden aplicarse una pluralidad de métodos para bajar la temperatura del agua. Another way to cool irrigation water is to add water with a lower temperature below room temperature, including ice. Although it should be understood that a plurality of methods can be applied to lower the water temperature.
En caso de lluvia, el agua captada reducirá la temperatura del agua captada debido a la mezcla; y en caso de que se requiera, el agua en exceso podrá salir por la abertura lateral de rebose (185). ii) Subsistema de monitorización y control In case of rain, the water collected will reduce the temperature of the water collected due to the mixing; and if required, excess water may flow through the lateral overflow opening (185). ii) Monitoring and control subsystem
El subsistema de monitorización y control determina las condiciones de operación de los subsistemas de suministro del fluido para la irrigación del panel FV y de suministro del fluido para la irrigación del techo nsadas y los métodos de control de irrigación insta
Se debe entender para la presente invención que el método de irrigación de los paneles FV busca obtener un balance energético neto positivo. Dicho balance energético debe considerar la energía adicional generada por los paneles FV (200) y el consumo de energía de los dispositivos eléctricos y electrónicos utilizados para tal fin. En la modalidad preferida, se utiliza el método definido en la presente invención, sin limitarse a éste. The monitoring and control subsystem determines the operating conditions of the fluid supply subsystems for the PV panel irrigation and the fluid supply for the roof irrigation nsadas and the irrigation control methods ur It should be understood for the present invention that the method of irrigation of PV panels seeks to obtain a positive net energy balance. Said energy balance must consider the additional energy generated by the PV panels (200) and the energy consumption of the electrical and electronic devices used for this purpose. In the preferred embodiment, the method defined in the present invention is used, without being limited thereto.
El subsistema de monitorización y control monitoriza condiciones micro-climáticas (estas deben entenderse como condiciones climáticas para un sitio determinado) del lugar de instalación, tales como: radiación solar, temperatura ambiente, velocidad del viento y humedad relativa del aire, entre otras. En la modalidad preferida se considera la monitorización de la radiación solar, la velocidad del viento y la temperatura ambiente. The monitoring and control subsystem monitors micro-climatic conditions (these should be understood as climatic conditions for a given site) of the installation site, such as: solar radiation, ambient temperature, wind speed and relative air humidity, among others. In the preferred mode, monitoring of solar radiation, wind speed and ambient temperature is considered.
En la modalidad preferida, como se muestra en la FIG. 13, los componentes de monitorización del subsistema son dos sensores de temperatura de contacto (45), un sensor de nivel del fluido (SO), un sensor de temperatura del fluido (SS), un sensor de humedad de sustrato (60), un sensor de temperatura ambiente (65), un sensor de velocidad de viento (anemómetro) (70), un piranómetro (75), y una base de instalación (110), en la cual se ubican un sensor de temperatura ambiente (65) y un sensor de velocidad de viento (anemómetro) (70). El sensor de nivel del fluido (50) y el sensor de temperatura del fluido (55) se ubican dentro del tanque de acopio (15). In the preferred embodiment, as shown in FIG. 13, the subsystem monitoring components are two contact temperature sensors (45), a fluid level sensor (SO), a fluid temperature sensor (SS), a substrate moisture sensor (60), a ambient temperature sensor (65), a wind speed sensor (anemometer) (70), a pyranometer (75), and an installation base (110), in which an ambient temperature sensor (65) is located and a wind speed sensor (anemometer) (70). The fluid level sensor (50) and the fluid temperature sensor (55) are located inside the collection tank (15).
Los componentes de control del subsistema son un controlador (105), un relé de operación 1 (90), un relé de operación 2 (95), un relé de operación 3 (100) y una caja de control (40) que alberga a los demás componentes listados, la cual debe tener un nivel de protección 1P56 o superior (e.g. 1P67). The subsystem control components are a controller (105), an operation relay 1 (90), an operation relay 2 (95), an operation relay 3 (100) and a control box (40) that houses the other components listed, which must have a protection level of 1P56 or higher (eg 1P67).
Para la presente invención, el sensor de temperatura ambiente (65) y el sensor de velocidad del viento (70) se deben instalar a una altura cercana al plano de trabajo de los paneles FV (200) y contiguo a éstos, con el fin de llevar a cabo correctamente la monitorización. La modalidad preferida considera el uso de una base de instalación (110), sin limitarse a ésta, puesto que los sensores podrían fijarse a la estructura de soporte (215) de los paneles FV (200). La modalidad preferida del medio de comunicación entre los sensores (45, 50, 55, 60, 65, 70 y 75) y el controlador (105) es cableada, sin limitarse a ésta. For the present invention, the ambient temperature sensor (65) and the wind speed sensor (70) must be installed at a height close to the working plane of the PV panels (200) and adjacent to them, in order to carry out the monitoring correctly. The preferred embodiment considers the use of an installation base (110), without being limited to it, since the sensors could be fixed to the support structure (215) of the PV panels (200). The preferred mode of communication means between the sensors (45, 50, 55, 60, 65, 70 and 75) and the controller (105) is wired, without being limited thereto.
Con base en el método instalado en el controlador (105) y los valores sensados de las variables de interés para la presente invención (radiación solar, temperatura ambiente, velocidad del viento, temperatura del panel FV (200), temperatura del agua del tanque de acopio (15) y nivel del agua del t utar diversas acciones.
Las acciones a ser ejecutadas pueden ser: activar la electroválvula de varias vías (20) para irrigar los paneles FV (200), activar la electroválvula de varias vías (20) para irrigar el techo verde, activar la bomba sumergible 1 (80) para irrigar los paneles FV (200), activar la bomba sumergible 2 (85) para irrigar el techo verde. El tiempo de inicio y duración de cada una de las acciones es determinada por el método instalado en el controlador (IOS). Based on the method installed in the controller (105) and the sensed values of the variables of interest for the present invention (solar radiation, ambient temperature, wind speed, PV panel temperature (200), water tank temperature collection (15) and water level of various actions. The actions to be executed can be: activate the multi-way solenoid valve (20) to irrigate the PV panels (200), activate the multi-way solenoid valve (20) to irrigate the green roof, activate the submersible pump 1 (80) to irrigate the PV panels (200), activate the submersible pump 2 (85) to irrigate the green roof. The start time and duration of each of the actions is determined by the method installed in the controller (IOS).
Las activaciones de la electroválvula de varias vías (20), la bomba sumergible 1 (80) y la bomba sumergible 2 (85) son realizadas por medio de los relés de operación 1 (90), de operación 2 (95) y de operación 3 (100), respectivamente, a partir de una señal de control emitida por el controlador (105). En la modalidad preferida, los relés de operación 1 (90), de operación 2 (95) y de operación 3 (100) son normalmente abiertos (NA), sin limitarse a éstos. Un subsistema de control y monitorización puede operar n subsistemas de suministro del fluido para la irrigación de los paneles FV (200) y m subsistemas de suministro del fluido para la irrigación del techo verde, donde n y m son números enteros mayores a uno, los cuales pueden ser diferentes. Si p es igual al número máximo entre n y m, se debe garantizar que el controlador (105) tenga como mínimo p conjuntos de tres salidas para el control de los relés. Esto se debe a que hay tres relés de operación (90, 95 y 100) con un solo subsistema de cada tipo, siendo esta la modalidad preferida de esta invención. Activations of the multi-way solenoid valve (20), submersible pump 1 (80) and submersible pump 2 (85) are carried out by means of operation 1 (90), operation 2 (95) and operating relays 3 (100), respectively, from a control signal emitted by the controller (105). In the preferred embodiment, the operation 1 (90), operation 2 (95) and operation 3 (100) relays are normally open (NO), without being limited to these. A control and monitoring subsystem can operate n fluid supply subsystems for the irrigation of PV panels (200) and m fluid supply subsystems for green roof irrigation, where n and m are whole numbers greater than one, which can be different. If p is equal to the maximum number between n and m, it must be ensured that the controller (105) has at least p sets of three outputs for relay control. This is because there are three operating relays (90, 95 and 100) with a single subsystem of each type, this being the preferred mode of this invention.
El sistema de la presente invención puede restringir la irrigación de agua a los paneles FV (200), debido a la baja presión del agua de salida, en el caso por ejemplo, de que se accionen de manera simultánea las electroválvulas de varias vías (20) para la irrigación de varios paneles FV (200) y la irrigación del techo verde. Por tal motivo, la irrigación de los paneles FV y del techo verde no debe ser simultánea cuando el fluido provenga de la red de suministro. iii) Subsistema de suministro del fluido para la irrigación del techo verde The system of the present invention can restrict the irrigation of water to the PV panels (200), due to the low pressure of the outlet water, in the case for example, that the multi-way solenoid valves (20) are operated simultaneously. ) for the irrigation of several PV panels (200) and the irrigation of the green roof. For this reason, the irrigation of the PV panels and the green roof should not be simultaneous when the fluid comes from the supply network. iii) Green roof irrigation fluid supply subsystem
Los componentes principales del subsistema de suministro del fluido para la irrigación del techo verde son: el tanque de acopio (15), la electroválvula de varias vías (20), la tubería flexible (30), la tubería de irrigación del techo verde (35) y la bomba sumergible 2 (85). The main components of the green roof irrigation fluid supply subsystem are: the collection tank (15), the multi-way solenoid valve (20), the flexible pipe (30), the green roof irrigation pipe (35 ) and submersible pump 2 (85).
La operación del subsistema de suministro del fluido para la irrigación del techo verde es determinada por las consignas de un método programado en el controlador (105) y el nivel de humedad del sustrato, el cual es monitorizado por medio de un sensor de nivel de humedad (60). The operation of the fluid supply subsystem for irrigation of the green roof is determined by the instructions of a method programmed in the controller (105) and the humidity level of the substrate, which is monitored by means of a humidity level sensor (60).
El controlador puede ejecutar una de e varias vías (20) para irrigar el techo verde usand e suministro
del fluido de la red (25), o activar la bomba sumergible 2 (85) para hacer uso del fluido almacenado en el tanque de acopio (15). Tanto la electroválvula de varias vías (20) como la bomba sumergible 2 (85) pueden suministrar el fluido a la tubería de irrigación del techo verde (35) por medio de tubería flexible (30). El método de operación define la fuente de irrigación (red (25) o tanque de acopio (15)), el tiempo de inicio de la irrigación y la duración de la irrigación. Se aclara que la irrigación del techo verde puede realizarse varias veces en el día o no realizarse, esto depende de la variación en el tiempo del nivel de humedad del sustrato. El controlador da la instrucción de irrigación cuando la lectura proveniente del sensor de nivel de humedad (60) es inferior a un nivel de humedad crítico. La irrigación del sustrato continua hasta que el sensor de nivel humedad (60) registra un nivel aceptable de humedad en el sustrato. Los niveles humedad crítico y aceptable son definidos por el usuario cuando realiza la configuración del controlador. The controller can run one of several ways (20) to irrigate the green roof using the supply of the network fluid (25), or activate the submersible pump 2 (85) to make use of the fluid stored in the collection tank (15). Both the multi-way solenoid valve (20) and the submersible pump 2 (85) can supply the fluid to the green roof irrigation pipe (35) by means of flexible pipe (30). The method of operation defines the source of irrigation (network (25) or storage tank (15)), the start time of the irrigation and the duration of the irrigation. It is clarified that the irrigation of the green roof can be carried out several times a day or not, this depends on the variation in time of the humidity level of the substrate. The controller gives the irrigation instruction when the reading from the humidity level sensor (60) is below a critical humidity level. Irrigation of the substrate continues until the humidity level sensor (60) registers an acceptable level of moisture in the substrate. Critical and acceptable humidity levels are defined by the user when configuring the controller.
Para la presente invención, se considera que la modalidad preferida de irrigación es goteo, debido a que permite llevar a cabo suministro del fluido al techo verde en cualquier momento, así haya radiación solar, y reduce el consumo del fluido ya que el suministro se hace directamente al sustrato. La irrigación por goteo se caracteriza porque la tubería de irrigación tiene perforaciones y el agua puede salir en forma de gotas por efecto de la presión de la fuente de suministro de agua. Esta tubería se instala sobre el sustrato. For the present invention, it is considered that the preferred mode of irrigation is drip, because it allows to supply the fluid to the green roof at any time, even if there is solar radiation, and reduces the consumption of the fluid since the supply is made directly to the substrate. Drip irrigation is characterized in that the irrigation pipe has perforations and the water can flow out in the form of drops due to the pressure of the water supply source. This pipe is installed on the substrate.
Si se instala el sistema de la presente invención en un sistema FV donde no haya techo verde, o no se desee irrigar por medio del subsistema de irrigación de techo verde de la presente invención, se podrá omitir la instalación de los siguientes componentes: tubería de irrigación del techo verde (35), bomba sumergible 2 (85), sensor de nivel de humedad (60), y algunos tramos de tubería flexible (30). If the system of the present invention is installed in a PV system where there is no green roof, or it is not desired to irrigate through the green roof irrigation subsystem of the present invention, the installation of the following components may be omitted: green roof irrigation (35), submersible pump 2 (85), humidity level sensor (60), and some sections of flexible pipe (30).
B. Descripción de los métodos de irrigación B. Description of irrigation methods
Esta sección presenta dos métodos para la operación inteligente de los subsistemas de suministro del fluido de irrigación para paneles FV y techo verde, a ser implementados sobre un sistema que incluya un techo verde GRIPV - Green roof integrated photovoltaics. Sin embargo, se aclara que el método para la irrigación de los paneles FV puede ser ejecutado aunque no exista techo verde, o éste sea irrigado de forma independiente. i. Método de irrigación de los paneles FV This section presents two methods for the intelligent operation of the irrigation fluid supply subsystems for PV panels and green roofs, to be implemented on a system that includes a green roof GRIPV - Green roof integrated photovoltaics. However, it is clarified that the method for irrigation of PV panels can be executed even if there is no green roof, or it is irrigated independently. i. Irrigation method of PV panels
La irrigación de los paneles FV puede ser llevada a cabo con régimen continuo durante el tiempo de radiación solar, el cual ocurre en la zona tropical comúnmente entre 6 a.m. y 6 p.m. También puede darse con régim conformado por un tiempo de irrigación a y un tie l régimen se
determina por el balance neto energético correspondiente, el cual puede ser positivo o negativo. Será positivo cuando la energía adicional generada por los paneles FV debida a la irrigación sea mayor que la energía consumida por la invención para tal fin; y será negativo en caso contrario. The irrigation of the PV panels can be carried out with continuous regime during the time of solar radiation, which occurs in the tropical zone commonly between 6 am and 6 pm It can also occur with regime conformed by an irrigation time a and a time regime is determined by the corresponding net energy balance, which can be positive or negative. It will be positive when the additional energy generated by the PV panels due to irrigation is greater than the energy consumed by the invention for this purpose; and will be negative otherwise.
La irrigación de los paneles FV requiere de una minuciosa operación para obtener un balance neto energético positivo. Tal condición es garantizada por la presente invención, y más aún, se orienta a incrementar dicho balance ya que la estrategia de decisión se basa en un proceso de optimización, lo cual permite determinar de forma inteligente cuándo se debe iniciar la irrigación de los paneles FV, durante cuánto tiempo se debe irrigar, y cuál debe ser la fuente de irrigación, la red de suministro o el tanque de acopio (1S). Adicionalmente, tales respuestas deben ser obtenidas de manera recurrente durante el día, ya que las condiciones micro-climáticas y de operación de los paneles FV varían en el tiempo. Por esta razón, es que la aplicación de este método hace que el subsistema de irrigación de los paneles FV opere de forma inteligente. The irrigation of PV panels requires a thorough operation to obtain a positive net energy balance. Such a condition is guaranteed by the present invention, and moreover, it is oriented to increase said balance since the decision strategy is based on an optimization process, which allows to intelligently determine when the PV panels should start to be irrigated. , for how long it should be irrigated, and what should be the source of irrigation, the supply network or the collection tank (1S). Additionally, such responses must be obtained on a recurring basis during the day, since the micro-climatic and operating conditions of the PV panels vary over time. For this reason, it is that the application of this method causes the irrigation subsystem of the PV panels to operate intelligently.
£1 método consiste en la ejecución diaria de cuatro etapas, tal como lo presenta la FIG. 14. La etapa de determinación de condiciones de operación del panel FV de referencia (311) permite establecer la línea base (potencia generada) con respecto a la cual se realiza el análisis comparativo de los efectos de irrigación. £1 panel FV de referencia es un panel que nunca es irrigado. The method consists of the daily execution of four stages, as presented in FIG. 14. The step of determining the operating conditions of the reference PV panel (311) allows establishing the baseline (power generated) with respect to which the comparative analysis of the irrigation effects is performed. The reference PV panel is a panel that is never irrigated.
La etapa de determinación de las condiciones de operación de los paneles FV irrigados (313) describe el efecto de la irrigación en el comportamiento de los paneles FV si ésta se llevará a cabo; lo cual se hace por medio de la estimación y proyección en el tiempo de la temperatura de operación y la potencia generada. The step of determining the operating conditions of the irrigated PV panels (313) describes the effect of irrigation on the behavior of the PV panels if it will be carried out; This is done through the estimation and projection in time of the operating temperature and the power generated.
La etapa de realización de la toma de decisión sobre la irrigación (31S) se basa en un proceso de optimización, que permite determinar si se debe iniciar la irrigación de los paneles FV en el instante de tiempo de análisis, durante cuánto tiempo se debe irrigar, o cuál debe ser la fuente de irrigación. Asimismo, el presente método determina el régimen de operación de diversos componentes de la invención (e.g. electroválvula de varias vías (20) y bomba sumergible 1 (80)) para efectuar la irrigación de los paneles FV. Finalmente, la etapa de cuantificación del beneficio energético diario (317) determina la energía generada adicional por efecto de la irrigación, la energía consumida para lograr la irrigación, y la diferencia entre éstas, lo que es el balance energético. The stage of realization of the decision on irrigation (31S) is based on an optimization process, which allows to determine if the irrigation of the PV panels should be initiated at the time of analysis time, for how long it should be irrigated , or what should be the source of irrigation. Also, the present method determines the operating regime of various components of the invention (e.g. multi-way solenoid valve (20) and submersible pump 1 (80)) to effect the irrigation of PV panels. Finally, the quantification stage of the daily energy benefit (317) determines the additional energy generated by the effect of irrigation, the energy consumed to achieve irrigation, and the difference between them, which is the energy balance.
La FIG. 15 ilustra un diagrama esquemático de las principales entradas y salidas de las tres primeras etapas del método. Las tablas 1, 2 y 3 presentan los parámetros, las variables monitorizadas y las variables calculadas. Los parámetros deben ser suministrados por el usuario al controlador antes de la pu describe las funciones de cálculo requeridas para y la potencia
generada por el panel FV para los casos de no irrigación (funciones 1 y 2) e irrigación (funciones 3 y 4), así como el intervalo de tiempo de la irrigación (Función 3). La evaluación de las funciones podrá ser realizada con base en los parámetros y variables presentadas en las tablas 1, 2 y 3. FIG. 15 illustrates a schematic diagram of the main inputs and outputs of the first three stages of the method. Tables 1, 2 and 3 present the parameters, the monitored variables and the calculated variables. The parameters must be supplied by the user to the controller before the pu describes the calculation functions required for and the power generated by the PV panel for cases of non-irrigation (functions 1 and 2) and irrigation (functions 3 and 4), as well as the time interval of irrigation (Function 3). The evaluation of the functions may be carried out based on the parameters and variables presented in Tables 1, 2 and 3.
La FIG. 16 indica los tres pasos para la puesta en marcha del método. Inicialmente, se debe realizar la instalación del método (321) por medio de un archivo computacional en el controlador del sistema. Posteriormente, se debe dar la configuración inicial (323), lo cual abarca la inclusión de los parámetros como los indicados en la Tabla 1 FIG. 16 indicates the three steps for the implementation of the method. Initially, the method (321) must be installed by means of a computer file in the system controller. Subsequently, the initial configuration must be given (323), which includes the inclusion of the parameters as indicated in Table 1
en marcha el método para que se lleve a cabo la ejecución diaria de las instrucciones (32S). the method for the daily execution of the instructions (32S) is under way.
La FIG. 17 describe la modalidad preferida de la implementación de la operación general del método mostrado en la FIG. 14. El presente método es de aplicación diaria, por lo que comienza cada nuevo día (331). £1 tiempo de análisis diario (333) hace referencia a un instante de tiempo después de la franja de tiempo diaria útil para la generación de energía, o sea en la parte final del día, en el cual se calcula el impacto energético de la irrigación sobre el panel FV. La ejecución diaria del método es repetitiva durante el tiempo en el que haya radiación solar (e.g. 6 a. m. a 6 p. m.) (335), esto con el fin de limitar el tiempo de operación de los componentes de monitorización y del controlador, lo cual reduce el consumo energético debido a éstos. FIG. 17 describes the preferred mode of implementation of the general operation of the method shown in FIG. 14. This method is applied daily, so it starts every new day (331). The daily analysis time (333) refers to an instant of time after the daily time slot useful for power generation, that is, at the end of the day, in which the energy impact of irrigation is calculated on the PV panel. The daily execution of the method is repetitive during the time in which there is solar radiation (eg 6 am to 6 pm) (335), this in order to limit the operating time of the monitoring components and the controller, which reduces Energy consumption due to these.
La lectura de variables (337) se encarga de adquirir la información de cada uno de los sensores del subsistema de monitorización y control. En la modalidad preferida de esta invención, se monitorizan las variables listadas en la The variable reading (337) is responsible for acquiring the information of each of the sensors of the monitoring and control subsystem. In the preferred embodiment of this invention, the variables listed in the
Tabla 2, aunque no se limita solo a éstas. Table 2, although not limited to these.
Con el fin de posibilitar el inicio de las estimaciones, se lleva a cabo la determinación de las condiciones iniciales de las variables en el primer instante del tiempo de radiación solar (339) (e.g. 6 a.m.), para lo cual se usan los datos obtenidos de la primera lectura de variables ocurrida con el inicio de la radiación solar diaria. Asimismo, se asigna valores iniciales a variables de las cuales e instante de
tiempo de análisis, como por ejemplo es el caso del tiempo de la última irrigación de los paneles FV. In order to enable the start of the estimates, the initial conditions of the variables are carried out at the first instant of the solar radiation time (339) (eg 6 am), for which the data obtained is used of the first reading of variables that occurred with the start of daily solar radiation. Likewise, initial values are assigned to variables of which and instant of analysis time, as is the case of the last irrigation time of the PV panels.
Cada vez que se inicie un nuevo ciclo de trabajo según el intervalo de tiempo de análisis - a (e.g. 1, 2 o 5 minutos), se estima la potencia generada en los paneles FV (3311), por medio de la función 2 si no está siendo irrigado en ese instante de tiempo, o por medio de la función 5 si es irrigado en ese instante de tiempo; las funciones 2 y 5 se describen en la Tabla 4. Esta potencia se calcula en tiempo real a partir de la lectura de la radiación solar
y la temperatura de operación del panel FV para el tiempo t. Esta
Each time a new duty cycle is started according to the analysis time interval - a (eg 1, 2 or 5 minutes), the power generated in the PV panels (3311) is estimated, using function 2 if not it is being irrigated in that instant of time, or through function 5 if it is irrigated in that instant of time; Functions 2 and 5 are described in Table 4. This power is calculated in real time from the solar radiation reading. and the operating temperature of the PV panel for time t. This
curva de potencia que se construye durante el día describe el efecto de la irrigación ejecutada, y es de la cual se obtiene el beneficio energético diario al final del día. Power curve that is built during the day describes the effect of the irrigation run, and it is from which the daily energy benefit is obtained at the end of the day.
La línea base se refiere al caso en que el panel FV opera sin irrigación y se describe por medio de las proyecciones de las condiciones de operación del panel FV de referencia (3313), que corresponden a la temperatura de operación y la potencia
The baseline refers to the case in which the PV panel operates without irrigation and is described by means of projections of the operating conditions of the reference PV panel (3313), which correspond to the operating temperature and power
generada para lo cual se hace uso de las funciones 1 y 2 descritas en la Tabla
generated for which the functions 1 and 2 described in the Table are used
4. Dicho cálculo consiste en la proyección para una ventana de tiempo determinada contada a partir instante del tiempo t de análisis, considerando solamente los valores sensados de las variables monitorizadas en ese instante de tiempo. Esta curva de potencia generada sera Ia línea base o de referencia. 4. Said calculation consists of the projection for a certain time window counted from the instant of the analysis time t, considering only the sensed values of the variables monitored at that time instant. This generated power curve will be the baseline or reference line.
De manera similar, se estima el efecto de la irrigación en cada uno de los paneles FV (331S) como la proyección en el tiempo de la temperatura de operación Ia
Similarly, the effect of irrigation on each of the PV panels (331S) is estimated as the projection over time of the operating temperature Ia
potencia generada
Esta curva de potencia será la línea de mejora potencial. A partir de un análisis comparativo de la línea base y la línea de mejora potencial, se puede establecer si se deben o no irrigar los paneles FV (3317). Se irriga siempre y cuando se cumplan varias condiciones, como que habrá un balance energético neto positivo. power generated This power curve will be the potential improvement line. From a comparative analysis of the baseline and the potential improvement line, it can be established whether or not to supply PV panels (3317). It is irrigated as long as several conditions are met, as there will be a positive net energy balance.
Dependiendo de la decisión que se tome, es fundamental llevar a cabo la determinación de las condiciones de operación de los paneles FV (temperatura de operación y potencia generada) y del subsistema de suministro del fluido de irrigación para paneles FV (estado de operación de las electroválvulas y de las bombas sumergibles 1
Depending on the decision taken, it is essential to carry out the determination of the operating conditions of the PV panels (operating temperature and generated power) and the supply subsystem of the irrigation fluid for PV panels (operating status of the solenoid valves and submersible pumps 1
ya Para el caso de no irrigación (3319) o para el caso de irrigación
ya For the case of non-irrigation (3319) or for the case of irrigation
(3321). Posterior a la culminación de cualquiera de estas actividades, el método inicia un nuevo ciclo de análisis de acuerdo al intervalo de tiempo de análisis -
(3321). After completion of any of these activities, the method starts a new analysis cycle according to the analysis time interval -
min) mientras haya radiación solar. min) while there is solar radiation.
Posterior a la finalización del tiempo de radiación solar, se espera a que sea el instante de tiempo de análisis diario (333), para cuantificar el beneficio energético debido a la irrigación de los paneles FV (3323) ón diaria del método (3325).
La FIG. 18 expone en detalle el paso de la proyección del efecto potencial de la irrigación en el panel FV (331S) presentado en la FIG. 17. Solo se puede dar inicio si es el instante de tiempo para evaluar el inicio de una nueva etapa de irrigación (t^) potencial (341). En caso que no se cumpla la condición mencionada (que sea el instante de tiempo para evaluar el inicio de una nueva etapa de irrigación), el método retorna al punto A para iniciar un nuevo ciclo de trabajo. La descripción del cálculo del tiempo de una nueva etapa de irrigación se presenta posteriormente.After the end of the solar radiation time, it is expected to be the time of daily analysis time (333), to quantify the energy benefit due to the irrigation of the PV panels (3323) daily method (3325). FIG. 18 exposes in detail the projection step of the potential effect of irrigation on the PV panel (331S) presented in FIG. 17. You can only start if it is the time to evaluate the start of a new potential irrigation stage (t ^) (341). In case the aforementioned condition is not fulfilled (that is the instant of time to evaluate the start of a new irrigation stage), the method returns to point A to start a new work cycle. The description of the time calculation of a new irrigation stage is presented below.
El procedimiento para determinar la fuente de irrigación potencial (347) se basa en considerar a la red de suministro como la primera opción de irrigación, debido al menor consumo energético que representa. La red puede impulsar el agua por efecto de la presión; caso contrario a lo que sucedería si la fuente es el tanque de acopio (1S), pues se hace necesario el uso de una bomba para llevar el agua hasta los paneles FV. Para establecer si la red de suministro puede ser la fuente preseleccionada de irrigación, es necesario que el volumen de agua de irrigación que aportaría por la red de suministro sea inferior al volumen libre en el tanque de acopio (1S) para el instante t del análisis. Este volumen libre es la diferencia entre el volumen máximo del tanque de acopio (15) y el volumen de agua existente (variable). Esta variable puede ser
The procedure to determine the potential irrigation source (347) is based on considering the supply network as the first irrigation option, due to the lower energy consumption it represents. The network can boost water due to pressure; opposite to what would happen if the source is the collection tank (1S), since it is necessary to use a pump to bring the water to the PV panels. To establish whether the supply network can be the preselected source of irrigation, it is necessary that the volume of irrigation water that would be provided by the supply network is less than the free volume in the collection tank (1S) for the instant t of the analysis . This free volume is the difference between the maximum volume of the storage tank (15) and the volume of existing water (variable). This variable can be
determinada a partir de la monitorización del nivel de agua en el tanque de acopio (15) determined from the monitoring of the water level in the collection tank (15)
La no preselección de la red de suministro, según la condición mencionada,
The non-preselection of the supply network, according to the mentioned condition,
significa de forma directa que el tanque de acopio (15) será la fuente de irrigación preseleccionada. Seguidamente, se proyecta la potencia a ser consumida según la fuente de irrigación potencial (349). Los consumos energéticos serán debidos a la electroválvula de varias vías (20), si el agua proviene de la red, o la bomba sumergible 1 (80), si el fluido proviene del tanque de acopio (15). La proyección en el tiempo de las condiciones de operación de los paneles FV en caso de irrigación (3411) o variaciones debid ración de los
paneles se realiza por medio de las
It means directly that the collection tank (15) will be the pre-selected irrigation source. Next, the power to be consumed is projected according to the potential irrigation source (349). The energy consumption will be due to the multi-way solenoid valve (20), if the water comes from the network, or the submersible pump 1 (80), if the fluid comes from the storage tank (15). The projection over time of the operating conditions of the PV panels in case of irrigation (3411) or variations due to the panels is done by means of the
funciones 4 y 5 descritas en la Tabla 4. Dicho cálculo consiste en la proyección de las variables mencionadas para una ventana de tiempo determinada contada a partir del instante t de análisis, considerando solamente los valores sensados de las variables monitorizadas en ese mismo instante. La ventana de tiempo o intervalo de tiempo debe ser tal que el electo de la irrigación sea prácticamente nulo, es decir que las curvas de potencia
functions 4 and 5 described in Table 4. Said calculation consists in the projection of the mentioned variables for a given time window counted from the moment t of analysis, considering only the sensed values of the variables monitored at that same moment. The window of time or interval of time must be such that the elect of the irrigation is practically null, that is to say that the power curves
proyectadas lleguen a ser iguales. Esta ventana de tiempo es la misma
projected become equal. This time window is the same
considerada en los pasos proyecciones de las condiciones de operación del panel FV de referencia (3313) y proyección de la potencia a ser consumida según la fuente de irrigación potencial (349). considered in the steps projections of the operating conditions of the reference PV panel (3313) and projection of the power to be consumed according to the potential irrigation source (349).
Seguidamente, se calcula la curva de potencia neta (3413) como la curva proyectada de la potencia generada por el panel FV debido a la irrigación menos la curva proyectada de la potencia generada por el panel FV de referencia menos la curva proyectada de potencia a ser consumida por la operación del sistema para efectuar la irrigación potencial. Next, the net power curve (3413) is calculated as the projected curve of the power generated by the PV panel due to irrigation minus the projected curve of the power generated by the reference PV panel minus the projected power curve to be consumed by the operation of the system to effect the potential irrigation.
A partir de la curva de potencia neta es posible estimar si hay un beneficio energético neto positivo debido a la irrigación. Es más, el presente método hace un esfuerzo por maximizar dicho beneficio. From the net power curve it is possible to estimate whether there is a positive net energy benefit due to irrigation. Moreover, the present method makes an effort to maximize said benefit.
El procedimiento de optimización inicia con el cálculo de la energía neta acumulada, que se define como la sumatoria del producto de la potencia neta por el paso de tiempo de análisis The optimization procedure begins with the calculation of the accumulated net energy, which is defined as the sum of the product of the net power for the analysis time step
1 minuto), desde el inicio de la irrigación que la temperatura de operación del
1 minute), from the beginning of the irrigation that the operating temperature of the
panel FV en el caso de irrigación corresponda nuevamente a la temperatura de operación estimada para el panel FV referencia. PV panel in the case of irrigation corresponds again to the estimated operating temperature for the reference PV panel.
Se procede a calcular la curva de la variable denominada potencia neta promedio, la cual se define como la relación entre la energía neta acumulada y el intervalo de tiempo en la cual cada valor de esta energía es obtenido. La potencia promedio adicional varía para cada instante de tiempo ya que representa la tasa de energía equivalente obtenida para un intervalo de tiempo determinado. We proceed to calculate the curve of the variable called average net power, which is defined as the ratio between the accumulated net energy and the time interval in which each value of this energy is obtained. The additional average power varies for each instant of time since it represents the equivalent energy rate obtained for a given time interval.
A partir de la curva de la potencia neta promedio se obtienen los índices de máximo beneficio energético (3415), los cuales son: potencia neta promedio máxima y el
tiempo de beneficio energético máximo que es el intervalo de tiempo cuando
From the curve of the average net power the indices of maximum energy benefit (3415) are obtained, which are: maximum average net power and the maximum energy benefit time which is the time interval when
ocurre el primero. La potencia neta promedio máxima es el valor máximo de la variable potencia neta promedio. The first occurs. The maximum average net power is the maximum value of the variable average net power.
A partir de estos índices calculados se establece si se deben o no irrigar
From these calculated indices it is established whether or not to irrigate
los paneles FV (3317); específicamente se considerará viable la opción de irrigar si y solo si la potencia neta promedio máxim de beneficio
energético máximo es menor al intervalo de tiempo límite para la obtención de un
the PV panels (3317); specifically the option of irrigating if and only if the maximum average net power of profit will be considered viable maximum energy is less than the time limit for obtaining a
beneficio energético por irrigación (A); en caso contrario, no se irrigará. energy benefit from irrigation (A); otherwise, it will not be irrigated.
El diagrama de flujo de la FIG. 19 muestra en detalle el paso determinación de las condiciones de operación de los paneles FV y del subsistema de suministro del fluido de irrigación para el panel FV en caso de no irrigación (3319) presentado en la FIG. 17. Para ello, se inicia con el cálculo de las condiciones de operación de los paneles FV en caso de no irrigación (351); es decir, la temperatura de operación del panel FV y la potencia generada, las cuales se pueden calcular por medio de las funciones 1 y 2 descritas en la Tabla 4. Se aclara que, para la modalidad preferida, estas condiciones de operación en el escenario de no irrigación pueden diferir de la línea base obtenidas para el caso del panel FV de referencia (3311), ya que para un instante de análisis determinado t, los paneles FV pueden evidenciar aún el efecto de la etapa de irrigación anterior, por lo cual la temperatura de operación sería menor con respecto a la línea base, y por ende la potencia generada sería mayor. The flow chart of FIG. 19 shows in detail the step determining the operating conditions of the PV panels and the irrigation fluid supply subsystem for the PV panel in case of non-irrigation (3319) presented in FIG. 17. To do this, it begins with the calculation of the operating conditions of the PV panels in case of non-irrigation (351); that is, the operating temperature of the PV panel and the power generated, which can be calculated by means of functions 1 and 2 described in Table 4. It is clarified that, for the preferred mode, these operating conditions in the scenario of non-irrigation may differ from the baseline obtained in the case of the reference PV panel (3311), since for a given analysis moment t, the PV panels can still show the effect of the previous irrigation stage, whereby the operating temperature would be lower with respect to the baseline, and therefore the power generated would be higher.
Considerando lo mencionado, se procede a calcular la curva de la potencia neta para el caso de no irrigación de los paneles FV (353), lo cual corresponde a la diferencia entre la curva de potencia obtenida para el caso de no irrigación y la potencia generada según la línea base. Considering the above, the net power curve is calculated for the case of non-irrigation of the PV panels (353), which corresponds to the difference between the power curve obtained for the case of non-irrigation and the power generated according to the baseline.
Teniendo claro que no hay irrigación, se procede también a determinar el estado de las variables de operación del subsistema de suministro del fluido de irrigación para los paneles FV (355) que garantice dicha condición, como por ejemplo indicar un estado de apagado de operación de la electroválvula de varias vías (20) y la bomba sumergible 1 (80). Taking into account that there is no irrigation, we also proceed to determine the status of the operating variables of the irrigation fluid supply subsystem for the PV panels (355) that guarantees said condition, such as indicating a state of operation shutdown of the multi-way solenoid valve (20) and the submersible pump 1 (80).
Finalmente, se define el instante tiempo de la nueva etapa de irrigación considerando que no hubo irrigación en la etapa actual (357). Este nuevo instante de tiempo se calcula como la suma del instante de tiempo actual y el intervalo de tiempo de análisisFinally, the instant time of the new irrigation stage is defined considering that there was no irrigation at the current stage (357). This new time instant is calculated as the sum of the current time instant and the analysis time interval
La FIG. 20 expone en detalle el paso la determinación de las condiciones de operación de los paneles FV y del subsistema de suministro del fluido de irrigación del panel FV en caso de irrigación (3321) presentado en la FIG. 17. Como primer paso se define el instante de tiempo de la nueva etapa de irrigación considerando que hay irrigación en la etapa actual (361). Este nuevo tiempo se calcula como la suma del instante de tiempo actual t y el tiempo de beneficio energético máximo - tbm¡íX. Con es lógico, habrían varios instantes de tiempo para las nuevas etapas de irrigación. FIG. 20 sets out in detail the step determining the operating conditions of the PV panels and the supply subsystem of the irrigation fluid of the PV panel in case of irrigation (3321) presented in FIG. 17. As a first step, the time point of the new irrigation stage is defined considering that there is irrigation at the current stage (361). This new time is calculated as the sum of the current time instant t and the maximum energy benefit time - t bm¡íX . Of course, there would be several moments of time for the new stages of irrigation.
Suponiendo que hay irrigación, se procede también a definir el estado de las variables operación del subsistema de irrigación de los paneles FV (363) que garantice dicha condición, como por ejemplo indica roválvula de
varias vías (20) y la bomba sumergible 1 (Sí)) durante el tiempo de irrigación determinado (343) según la fuente de irrigación seleccionada. Assuming there is irrigation, we also proceed to define the status of the operation variables of the irrigation subsystem of the PV panels (363) that guarantees this condition, as for example indicates the valve several ways (20) and submersible pump 1 (Yes)) during the determined irrigation time (343) according to the selected irrigation source.
La FIG. 21 muestra en detalle el paso cuantificación del beneficio energético debido a la irrigación de los paneles FV (3323) presentado en la FIG. 17. Inicialmente, se cuantifica la energía diaria generada por el panel FV de referencia (371), lo cual consiste en realizar una sumatoria del producto de la potencia efectivamente generada en los paneles FV (3311) por intervalo de tiempo de análisis
minutos). De manera similar se calcula la energía diaria generada por cada panel FV irrigado (373). FIG. 21 shows in detail the step quantification of the energy benefit due to the irrigation of the PV panels (3323) presented in FIG. 17. Initially, the daily energy generated by the reference PV panel (371) is quantified, which consists in making a sum of the product of the power actually generated in the PV panels (3311) per analysis time interval minutes) Similarly, the daily energy generated by each irrigated PV panel (373) is calculated.
Enseguida, se cuantifica la energía consumida debido a la operación del subsistema de irrigación de los paneles FV (375), la cual es la suma de dos potencias variantes en el tiempo. La primera es la potencia demandada por la electroválvula de varias vías (20) y la bomba sumergibles 1 (80), que tiene un comportamiento intermitente, ya que refleja la operación en breves instantes de tiempo de estos dispositivos, las cuales nunca son simultáneas. La segunda es la potencia de consumo del controlador y los sensores, la cual es generalmente constante durante el tiempo de radiación solar, siendo menor o nula durante el tiempo de no radiación solar, lo cual depende de los dispositivos utilizados. Finalmente, se calcula la energía neta adicional diaria debida a la irrigación de los paneles FV (377), la cual se define como la energía diaria generada por cada panel FV irrigado (373) menos la energía diaria generada por el panel FV de referencia (371) menos la energía consumida por la operación del subsistema de suministro del fluido para la irrigación de los paneles FV (37S). ii. Método de irrigación del techo verde Next, the energy consumed is quantified due to the operation of the irrigation subsystem of the PV panels (375), which is the sum of two time varying powers. The first is the power demanded by the multi-way solenoid valve (20) and the submersible pump 1 (80), which has an intermittent behavior, since it reflects the operation in a short time of these devices, which are never simultaneous. The second is the power consumption of the controller and sensors, which is generally constant during the time of solar radiation, being less or zero during the time of no solar radiation, which depends on the devices used. Finally, the additional daily net energy due to the irrigation of PV panels (377) is calculated, which is defined as the daily energy generated by each irrigated PV panel (373) minus the daily energy generated by the reference PV panel ( 371) less energy consumed by the operation of the fluid supply subsystem for the irrigation of PV panels (37S). ii. Green Roof Irrigation Method
La irrigación automática de un techo verde puede ser llevada a cabo a partir de un régimen horario, una o varias veces al día, para el cual se programa(n) la(s) hora(s) de inicio y la duración de la(s) sesión(es). Puede ser ejecutada cada día o sólo algunos días de la semana. The automatic irrigation of a green roof can be carried out from a time regime, once or several times a day, for which the start time (s) and the duration of the ( s) session (s). It can be executed every day or only a few days of the week.
Esta modalidad de irrigación se caracteriza por un consumo de agua fijo, ya que el tiempo de operación no varía; adicionalmente, no garantiza el uso racional del agua, puesto que puede suministrar más agua de la requerida. Lo anterior puede ocurrir por varios motivos: This mode of irrigation is characterized by a fixed water consumption, since the operating time does not vary; additionally, it does not guarantee the rational use of water, since it can supply more water than is required. The above may occur for several reasons:
· No se tiene en cuenta el aprovechamiento del agua lluvia. · The use of rainwater is not taken into account.
• La demanda de agua puede variar según las condiciones micro-climáticas. En días con menor nivel de radiación solar, la tasa de evapotranspiración será menor y por ende la demanda de agua del techo verde disminuirá. • Water demand may vary according to micro-climatic conditions. On days with a lower level of solar radiation, the evapotranspiration rate will be lower and therefore the demand for water from the green roof will decrease.
• La estimación, realizada por el usuario, del agua requerida por el techo verde puede ser elevada.
Para garantizar un nivel aceptable de humedad del sustrato del techo verde y reducir el consumo de agua, se debe establecer un método que base su operación en dos parámetros: el nivel de humedad crítico y el nivel de humedad aceptable. El primer parámetro indica que el sustrato está en el nivel más bajo permisible, y debe ser la señal para iniciar la irrigación de forma inmediata. El segundo parámetro hace referencia al límite superior de la zona razonable de humedad del techo verde, y debe ser la señal para detener la irrigación. Con respecto a la fuente de irrigación, hay dos opciones, la red de suministro o el tanque de acopio (1S). Por lo tanto, este método responde los siguientes interrogantes: ¿Cuándo se debe iniciar la irrigación?, ¿Cuándo se debe detener la irrigación?, ¿Cuál es la fuente de la irrigación en un instante determinado? Adicionalmente, tales respuestas deben ser obtenidas de manera recurrente durante el día, ya que es posible que se deba irrigar una o varias veces en un día determinado. También es posible que no se requiera irrigar. Por lo antes mencionado, se considera que la aplicación de este método hace que el subsistema de suministro del fluido para la irrigación del techo verde opere de forma inteligente. • The estimate, made by the user, of the water required by the green roof can be high. To ensure an acceptable level of humidity of the green roof substrate and reduce water consumption, a method should be established that bases its operation on two parameters: the critical humidity level and the acceptable humidity level. The first parameter indicates that the substrate is at the lowest permissible level, and should be the signal to start irrigation immediately. The second parameter refers to the upper limit of the reasonable area of humidity of the green roof, and should be the signal to stop irrigation. With respect to the irrigation source, there are two options, the supply network or the collection tank (1S). Therefore, this method answers the following questions: When should irrigation be started? When should irrigation be stopped? What is the source of irrigation at a given time? Additionally, such responses must be obtained on a recurring basis during the day, since it may be necessary to irrigate once or several times on a given day. It is also possible that irrigation is not required. Due to the aforementioned, it is considered that the application of this method causes the green roof irrigation fluid supply subsystem to operate intelligently.
La FIG. 22 indica los tres pasos para la puesta en marcha del método. Inicialmente, se debe realizar la instalación del método (411) por medio de un archivo computacional en el controlador (105). Posteriormente, se debe dar la configuración inicial (413), lo cual abarca la inclusión de parámetros como los indicados en la Tabla S. Finalmente, se pone en marcha para que se lleve a cabo la ejecución diaria de las instrucciones (415). FIG. 22 indicates the three steps for the implementation of the method. Initially, the method (411) must be installed by means of a computer file in the controller (105). Subsequently, the initial configuration (413) should be given, which includes the inclusion of parameters such as those indicated in Table S. Finally, it is started up so that the daily execution of the instructions is carried out (415).
Tal como muestra la FIG. 23, el método inicia su ejecución cada día (421) a las 12:00a.m.; sin embargo, sólo ejecuta ciclos de trabajo durante el intervalo de tiempo en el que haya radiación solar (e. g. 6 a. m. a 6 p. m.) (43), el cual es determinado de acuerdo al nivel de radiación solar medida. La definición la franja de tiempo se hace con el fin de limitar el tiempo de operación de los componentes de monitorización y del controlador (IOS), lo cual está en consonancia con la misma franja de operación del método de irrigación de los paneles FV. De esta manera se reduce el consumo energético debido a la operación de todo el sistema.
La lectura de variables (425) consiste en adquirir la información de los parámetros de cada uno de los sensores del subsistema de monitorización y control. En la modalidad preferida de esta invención, se monitorizan el nivel de humedad del sustrato y el nivel de agua en el tanque, aunque no se limita solo a éstas. As shown in FIG. 23, the method begins its execution every day (421) at 12:00 a.m .; however, it only executes work cycles during the time interval in which there is solar radiation (eg 6 am to 6 pm) (43), which is determined according to the level of solar radiation measured. The definition of the time slot is made in order to limit the operating time of the monitoring components and the controller (IOS), which is in line with the same operating range of the PV panel irrigation method. This reduces energy consumption due to the operation of the entire system. The variable reading (425) consists of acquiring the information of the parameters of each of the sensors of the monitoring and control subsystem. In the preferred embodiment of this invention, the moisture level of the substrate and the water level in the tank are monitored, although it is not limited only to them.
La decisión de irrigar (427) se toma cuando el nivel de humedad del sustrato medido es inferior al nivel de humedad crítico. La selección de la fuente preferida de irrigación (429) es determinada de acuerdo con la configuración inicial realizada por el usuario en la puesta en marcha del método. De acuerdo a esto, se podrá ejecutar la irrigación preferentemente desde la red de suministro (4211) o desde el tanque de acopio (4213). The decision to irrigate (427) is taken when the moisture level of the measured substrate is lower than the critical humidity level. The selection of the preferred source of irrigation (429) is determined according to the initial configuration made by the user at the start-up of the method. Accordingly, irrigation can be carried out preferably from the supply network (4211) or from the collection tank (4213).
La opción de preferencia entre las dos fuentes existe para que el usuario seleccione aquella que energéticamente sea más conveniente para el sistema. Se recomienda seleccionar la red de suministro cuando el consumo diario promedio de la bomba de irrigación 2 (85) (irrigación del techo verde) sea mayor al consumo diario promedio de la bomba de irrigación 1 (80) (irrigación de paneles FV). En caso contrario, se recomienda seleccionar al tanque de acopio (15) como fuente preferida. The preference option between the two sources exists so that the user selects the one that is most convenient for the system. It is recommended to select the supply network when the average daily consumption of the irrigation pump 2 (85) (green roof irrigation) is greater than the average daily consumption of the irrigation pump 1 (80) (PV panel irrigation). Otherwise, it is recommended to select the storage tank (15) as the preferred source.
Se aclara que la selección es preferente y no exclusiva para ninguna de las fuentes. En el caso de que la fuente preferida sea la red de suministro, la mayoría del tiempo ésta será usada para irrigar el techo verde; sin embargo, cada determinado tiempo - (e.g. 3 o 5 días) se recomienda cambiar el agua almacenada en el tanque de acopio (15) para irrigar los paneles FV, lo cual se denomina intervalo de tiempo máximo para cambio del agua - 1½κα, el cual es determinado por el usuario al configurar el controlador. It is clarified that the selection is preferred and not exclusive to any of the sources. In the event that the preferred source is the supply network, most of the time it will be used to irrigate the green roof; however, every certain time - (eg 3 or 5 days) is recommended to change the water stored in the tank collection (15) for irrigating the PV panels, which is called maximum time interval for water exchange - 1½κ α, which is determined by the user when configuring the controller.
En el caso de que la fuente preferida sea el tanque de acopio (15), se debe tener presente que en ocasiones el agua almacenada en el tanque de acopio (15) no es suficiente para lograr el nivel aceptable de humedad del sustrato; por lo que se deberá culminar la irrigación con agua proveniente de la red. Lo anterior se puede llevar a cabo siempre y cuando la tubería de irrigación del techo verde tenga alimentación tanto de la red de suministro como del tanque de acopio (15). In the event that the preferred source is the collection tank (15), it should be borne in mind that sometimes the water stored in the collection tank (15) is not sufficient to achieve the acceptable level of moisture of the substrate; therefore the irrigation must be completed with water coming from the network. This can be done as long as the green roof irrigation pipe has power from both the supply network and the storage tank (15).
La FIG. 24 describe en detalle el paso ejecución de la irrigación preferentemente desde la red (4211) presentado en la FIG. 23. Se inicia determinando si es tiempo de extraer el agua del tanque de acopio (15) (431). En caso de que aún no sea así, se procede a ejecutar la irrigación del techo verde con agua suministrada de la red (433), que requiere activar la electroválvula de varias vías (20) correspondiente. FIG. 24 describes in detail the execution step of the irrigation preferably from the network (4211) presented in FIG. 23. It starts by determining if it is time to extract water from the collection tank (15) (431). If this is not yet the case, the irrigation of the green roof is carried out with water supplied from the network (433), which requires activating the corresponding multi-way solenoid valve (20).
Este método realiza continuamente la lectura del nivel de humedad del sustrato (435) para determinar si se ha alcanzado el nivel de humedad aceptable (437). Mientras no sea así, se continúa con la irrigación del sus aceptable es alcanzado, se detiene la acción d esactivar la
electroválvula de varias vías (20) correspondiente; posteriormente, se procede a retornar al punto de inicio de la operación diaria. This method continuously performs the reading of the substrate moisture level (435) to determine if the acceptable humidity level (437) has been reached. While this is not the case, the irrigation of its acceptable is continued, the action of activating the corresponding multi-way solenoid valve (20); subsequently, we proceed to return to the starting point of the daily operation.
En caso de sea tiempo de cambiar el agua del tanque de acopio (1S) (431), se procede a ejecutar la misma secuencia de pasos de la irrigación preferentemente desde el tanque de acopio (4213), que describe la FIG. 25. In case of time to change the water of the collection tank (1S) (431), the same sequence of irrigation steps is preferably carried out from the collection tank (4213), described in FIG. 25.
La irrigación del techo verde con agua del tanque de acopio (15) debe cumplir con la siguiente restricción, que el volumen de agua existente en el tanque de acopio (1S) en el instante de tiempo de análisis t sea mayor a un valor crítico (441). Tal condición se fijó para garantizar que las bombas al interior del tanque de acopio (1S) no traten de operar en vacío, ya que esto podría ocasionar su avería. Irrigation of the green roof with water from the collection tank (15) must comply with the following restriction, that the volume of water in the collection tank (1S) at the time of analysis time t is greater than a critical value ( 441). Such a condition was set to ensure that the pumps inside the storage tank (1S) do not attempt to operate in a vacuum, as this could cause their failure.
Si el volumen de agua es mayor al nivel crítico, se procede a ejecutar la irrigación (443), que consiste en activar la bomba sumergible 2 (85) correspondiente. Posterior a ello, se hace lectura del nivel de humedad del sustrato (445) para determinar si se ha alcanzado el nivel de humedad aceptable (447). Mientras no sea así, se continúa con la irrigación del sustrato. Ahora, si el nivel de humedad aceptable es alcanzado, se detiene la acción de irrigación (449), que consiste en desactivar la bomba sumergible 2 (85). If the volume of water is greater than the critical level, the irrigation (443) is executed, which consists in activating the corresponding submersible pump 2 (85). Subsequently, the substrate moisture level (445) is read to determine if the acceptable humidity level (447) has been reached. As long as it is not, the irrigation of the substrate is continued. Now, if the acceptable humidity level is reached, the irrigation action (449) is stopped, which consists in deactivating the submersible pump 2 (85).
Dado que el vaciado del tanque de acopio (15) se detuvo antes de llegar al valor mínimo, se debe establecer un nuevo tiempo para culminar el proceso (4411). Posteriormente, se procede a retornar al punto de inicio de la operación diaria. Por otro lado, si la irrigación no se lleva a cabo porque el volumen de agua es menor al volumen crítico (441), significa que no hay agua para ser extraída, y por ende, se debe fijar un nuevo tiempo para efectuar la extracción del agua que ingresará posteriormente al tanque de acopio (15) (4413), de conformidad al intervalo de tiempo máximo para cambio del agua (e.g. 3 o 5 días) con respecto al instante de análisis t. Posteriormente, se procede a retornar al punto de inicio de la operación diaria. Since the emptying of the collection tank (15) stopped before reaching the minimum value, a new time must be established to complete the process (4411). Subsequently, we proceed to return to the starting point of the daily operation. On the other hand, if irrigation is not carried out because the volume of water is less than the critical volume (441), it means that there is no water to be extracted, and therefore, a new time must be set to carry out the extraction of the water that will subsequently enter the collection tank (15) (4413), in accordance with the maximum time interval for water change (eg 3 or 5 days) with respect to the instant of analysis t. Subsequently, we proceed to return to the starting point of the daily operation.
Se debe entender que la presente invención no se halla limitada a las modalidades descritas e ilustradas, y la persona versada en la técnica entenderá que pueden efectuarse numerosas variaciones y modificaciones que no se apartan del espíritu de la invención, el cual solo se encuentra definido por las siguientes reivindicaciones.
It should be understood that the present invention is not limited to the modalities described and illustrated, and the person skilled in the art will understand that numerous variations and modifications can be made that do not depart from the spirit of the invention, which is only defined by The following claims.
Claims
REIVINDICACIONES 1. Sistema inteligente de irrigación de paneles fotovoltaicos, que comprende: CLAIMS 1. Intelligent system of irrigation of photovoltaic panels, comprising:
a) un panel fotovoltaico dispuesto sobre una estructura mecánica que puede variar su inclinación; a) a photovoltaic panel arranged on a mechanical structure that can vary its inclination;
b) un techo verde que coexiste con la estructura mecánica; b) a green roof that coexists with the mechanical structure;
c) un sistema de irrigación de fluido conformado por: c) a fluid irrigation system consisting of:
i) un subsistema de suministro del fluido para la irrigación de los paneles fotovoltaicos; i) a fluid supply subsystem for irrigation of photovoltaic panels;
ii) un subsistema de suministro del fluido para la irrigación del techo verde; d) un subsistema de monitorización y control conformado por: ii) a fluid supply subsystem for green roof irrigation; d) a monitoring and control subsystem consisting of:
i) sensores de temperatura, de radiación solar, de nivel de agua en un tanque de acopio, y de humedad del techo verde; i) temperature sensors, solar radiation, water level in a storage tank, and green roof humidity;
ii) una unidad que controla la irrigación de un flujo de agua sobre el panel y el techo verde mediante el sensado de variables micro-climáticas, y el nivel del tanque de acopio, junto con el accionamiento de una bomba sumergible y una electroválvula; ii) a unit that controls the irrigation of a flow of water on the panel and the green roof by sensing micro-climatic variables, and the level of the collection tank, together with the operation of a submersible pump and an electrovalve;
e) medios de medida que miden la temperatura sobre el panel fotovoltaico; 2. El sistema de la Reivindicación 1, caracterizado porque la estructura mecánica que varía la inclinación del panel fotovoltaico consiste en un seguidor solar. e) measuring means that measure the temperature on the photovoltaic panel; 2. The system of Claim 1, characterized in that the mechanical structure that varies the inclination of the photovoltaic panel consists of a solar tracker.
3. El sistema de la Reivindicación 1, caracterizado porque el sistema cuenta con un tanque de acopio en donde se encuentran dos bombas, una encargada de apoyar el suministro de agua hacia el panel fotovoltaico y otra encargada del proceso de irrigación del techo verde. 3. The system of Claim 1, characterized in that the system has a storage tank where two pumps are located, one in charge of supporting the water supply to the photovoltaic panel and another in charge of the green roof irrigation process.
4. El sistema de la Reivindicación 1, caracterizado porque los sensores de temperatura están situados debajo del panel fotovoltaico. 4. The system of Claim 1, characterized in that the temperature sensors are located below the photovoltaic panel.
5. El sistema de la Reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de irrigación de fluido está dispuesto en tuberías a un solo lado del panel fotovoltaico y además tiene un sistema de captación de fluido irrigado en el lado opuesto al sistema de irrigación. 5. The system of Claim 1, characterized in that the fluid irrigation system is arranged in pipes on one side of the photovoltaic panel and also has a system for collecting irrigated fluid on the side opposite to the irrigation system.
6. El sistema de la Reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de irrigación de fluido y de captación de fluido están dispuestos a ambos lados del panel fotovoltaico. 6. The system of Claim 1, characterized in that the fluid irrigation and fluid collection system are arranged on both sides of the photovoltaic panel.
7. El sistema de la Reivindicación 1, caracterizado porque el panel fotovoltaico está conectado a una unidad de gestión de la energía eléctrica generada, como puede ser un micro-inversor, un inversor centralizado, o un regulador o controlador entre otros.
7. The system of Claim 1, characterized in that the photovoltaic panel is connected to a power management unit generated, such as a micro-inverter, a centralized inverter, or a regulator or controller among others.
8. Método para irrigación inteligente de un panel FV para estimar las condiciones de temperatura de operación y potencia eléctrica generada por otro panel FV (real o simulado) que nunca es irrigado, denominado panel FV de referencia, que comprende los siguientes pasos: 8. Method for intelligent irrigation of a PV panel to estimate the operating temperature and electrical power conditions generated by another PV panel (real or simulated) that is never irrigated, called the reference PV panel, which comprises the following steps:
a) medir las condiciones micro-climáticas del emplazamiento donde está el panel FV, temperatura del fluido en el tanque de acopio y nivel del fluido del tanque de acopio; a) measure the micro-climatic conditions of the location where the PV panel is located, temperature of the fluid in the collection tank and fluid level of the collection tank;
b) proyectar en el tiempo la temperatura de operación y la potencia eléctrica generada por el panel FV de referencia; b) project over time the operating temperature and electrical power generated by the reference PV panel;
c) determinar la duración y la fuente de irrigación para disminuir la temperatura de operación del panel FV a un valor objetivo; c) determine the duration and source of irrigation to decrease the operating temperature of the PV panel to an objective value;
d) proyectar en el tiempo la potencia eléctrica consumida por el sistema de irrigación de acuerdo a las condiciones de duración y fuente de irrigación determinadas en (c); d) project over time the electrical power consumed by the irrigation system according to the conditions of duration and source of irrigation determined in (c);
e) proyectar en el tiempo la variación de la temperatura de operación y la potencia eléctrica generada por el panel FV debido a la irrigación determinada en (c) hasta que la temperatura de operación y la potencia eléctrica generada correspondan a las proyectadas en (b); e) project over time the variation of the operating temperature and the electric power generated by the PV panel due to the irrigation determined in (c) until the operating temperature and the generated electric power correspond to those projected in (b) ;
f) calcular en el tiempo la curva de potencia neta definida como la potencia generada proyectada en (e) menos la potencia generada proyectada en (b) menos la potencia consumida proyectada en (d); f) calculate over time the net power curve defined as the projected generated power in (e) minus the projected generated power in (b) minus the projected consumed power in (d);
g) calcular la curva de energía neta acumulada en el tiempo definida como la sumatoria del producto de la potencia neta calculada en (f) por el paso del tiempo de análisis; g) calculate the net energy curve accumulated in the time defined as the sum of the product of the net power calculated in (f) by the passage of the analysis time;
h) calcular la curva de potencia neta promedio en el tiempo definida como la relación entre la curva de la energía neta acumulada en el tiempo calculada en (g) y el tiempo correspondiente a cada valor calculado; h) calculate the average net power curve in the defined time as the ratio between the curve of the accumulated net energy in the time calculated in (g) and the time corresponding to each calculated value;
i) determinar a partir de la curva calculada en (h) la potencia neta promedio máxima y su tiempo correspondiente, denominado tiempo de beneficio energético máximo; i) determine from the curve calculated in (h) the maximum average net power and its corresponding time, called the maximum energy benefit time;
j) establecer el nuevo instante de tiempo de potencial irrigación definido como el instante de tiempo actual más el tiempo de beneficio energético máximo determinado en (i); j) establish the new instant of potential irrigation time defined as the instant of current time plus the maximum energy benefit time determined in (i);
k) irrigar el panel FV durante el tiempo determinado en (c) únicamente si la potencia neta promedio máxima es positiva, si el tiempo de beneficio energético máximo es menor a un tiempo límite preestablecido y si es el mismo instante de tiempo o un instante de tiempo posterior al instante de tiempo para una nueva etapa de irrigación establecido la última vez que se irrigó. k) irrigate the PV panel for the time determined in (c) only if the maximum average net power is positive, if the maximum energy benefit time is less than a predetermined time limit and if it is the same instant of time or an instant of time after the instant of time for a new irrigation stage established the last time it was irrigated.
9. El método de la Reivindica el paso de estimar la potencia generada por el ración de la
irrigación en el instante de medición del paso (a), a partir de las mediciones en tiempo real de la temperatura de operación y la radiación solar. 9. The method of Claiming the step of estimating the power generated by the ration of the irrigation at the instant of measurement of step (a), based on real-time measurements of the operating temperature and solar radiation.
10. El método de la Reivindicación 8, caracterizado porque comprende el paso de cuantificar el beneficio energético debido a la irrigación del panel durante el día, mediante el cálculo en el instante de tiempo de análisis diario de la energía neta generada diaria debida a la irrigación de los paneles FV, definida como la energía diaria generada por el panel FV irrigado menos la energía diaria generada por el panel FV de referencia menos la energía diaria consumida por el sistema de irrigación. 10. The method of Claim 8, characterized in that it comprises the step of quantifying the energy benefit due to the irrigation of the panel during the day, by calculating at the time of daily analysis of the net energy generated daily due to irrigation of the PV panels, defined as the daily energy generated by the irrigated PV panel minus the daily energy generated by the reference PV panel minus the daily energy consumed by the irrigation system.
11. Un método para irrigación inteligente del techo verde que comprende los siguientes pasos: 11. A method for intelligent irrigation of the green roof comprising the following steps:
a) medir el nivel de humedad del techo verde; a) measure the humidity level of the green roof;
b) seleccionar la fuente de irrigación; b) select the source of irrigation;
c) iniciar la irrigación del techo verde si el nivel de humedad medido en (a) es menor a un nivel de humedad crítico; c) start irrigation of the green roof if the level of humidity measured in (a) is lower than a critical humidity level;
d) finalizar la irrigación del techo verde al alcanzar el nivel aceptable de humedad preestablecido. d) finish the irrigation of the green roof upon reaching the acceptable level of pre-established humidity.
12. El método de la Reivindicación 8, caracterizado porque la selección de la fuente de irrigación del panel FV indicada en literal (c) comprende los siguientes pasos: 12. The method of Claim 8, characterized in that the selection of the source of irrigation of the PV panel indicated in literal (c) comprises the following steps:
a) medir el nivel de fluido en el tanque de acopio a) measure the fluid level in the collection tank
b) estimar el volumen disponible para llenado en el tanque de acopio de acuerdo al nivel de fluido medido en (a) y al volumen máximo de llenado del tanque de acopio; b) estimate the volume available for filling in the collection tank according to the level of fluid measured in (a) and the maximum filling volume of the collection tank;
c) estimar el volumen de fluido requerido por la red, definido como el producto del flujo del fluido de irrigación de la red y el tiempo requerido de irrigación para que esta fuente disminuya la temperatura de operación del panel FV a un valor objetivo; c) estimate the volume of fluid required by the network, defined as the product of the flow of the irrigation fluid of the network and the required time of irrigation for this source to decrease the operating temperature of the PV panel to an objective value;
d) seleccionar a la red de suministro como la fuente de irrigación del panel FV si el volumen estimado en (c) es menor al volumen disponible estimado en (b); y d) select the supply network as the source of irrigation of the PV panel if the volume estimated in (c) is less than the available volume estimated in (b); Y
e) seleccionar al tanque de acopio como fuente de irrigación si el volumen de fluido a ser aportado por la irrigación es mayor al volumen libre en el tanque de acopio. e) select the collection tank as an irrigation source if the volume of fluid to be supplied by the irrigation is greater than the free volume in the collection tank.
13. El método de la Reivindicación 8, caracterizado porque la selección de la fuente de irrigación del techo verde indicada en literal (b), comprende los siguientes pasos: 13. The method of Claim 8, characterized in that the selection of the green roof irrigation source indicated in literal (b), comprises the following steps:
a) seleccionar a la red de fluido como la fuente de irrigación del techo verde si aún no se ha cumplido el intervalo de tiempo máximo para cambio del fluido a) select the fluid network as the source of irrigation of the green roof if the maximum time interval for fluid change has not yet been met
" tmca 'i Y
b) seleccionar al tanque de acopio como la fuente de irrigación del techo verde si ya se cumplió el intervalo de tiempo máximo para cambio del fluido -
"tmca 'i Y b) select the collection tank as the source of irrigation of the green roof if the maximum time interval for fluid change has already been met -
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