ES2554246T3 - Módulo fotovoltaico con conexión simplificada - Google Patents
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Abstract
Módulo fotovoltaico (1) que comprende varias células (12) fotovoltaicas conectadas eléctricamente, comprendiendo dicho módulo una forma cuadrada y comprendiendo al menos dos terminales de conexión (17, 18) en cada ángulo del módulo, caracterizado por que comprende al menos cuatro conectores (14, 15) en cada lado (21; 22; 23; 24) del módulo.
Description
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DESCRIPCION
Modulo fotovoltaico con conexion simplificada
La invencion se refiere a un modulo fotovoltaico, a un dispositivo fotovoltaico y a una instalacion fotovoltaica de produccion de electricidad que comprende varios de estos modulos fotovoltaicos.
La instalacion de un dispositivo fotovoltaico precisa en la actualidad un cableado complejo de diferentes modulos entre si, para formar un conjunto electricamente conectado. Estas conexiones electricas consisten, por ejemplo, en conectar diferentes modulos en serie, antes de conectarlos a un ondulador. Estas conexiones precisan la conexion electrica de modulos adyacentes mediante la conexion de sus bornes respectivos situados en una caja de union situada a la altura de su cara trasera. En la practica el metodo de conexion del estado de la tecnica precisa unos engastes de conectores. De esto se derivan los siguientes inconvenientes:
- la instalacion de un dispositivo fotovoltaico es larga y cara;
- el dispositivo fotovoltaico obtenido presenta el riesgo de anomalla, de envejecimiento prematuro, e incluso de accidente a causa de un arco electrico, si una conexion esta mal realizada debido, por ejemplo, a un mal engaste. De esto se deriva una falta de fiabilidad de dicho dispositivo.
A tltulo de ejemplo, la figura 1 representa de manera esquematica un modulo fotovoltaico 1 tradicional, de acuerdo con el estado de la tecnica. Este modulo 1 rectangular comprende varias celulas 2 conectadas entre si en serie mediante unos cables 3. Los dos extremos de esta conexion electrica forman los dos polos positivo y negativo del modulo, accesibles mediante un conector electrico realizado en una caja de union 4 dispuesta a la altura de la cara trasera del modulo. Dicho modulo fotovoltaico 1 representa un elemento de base de un dispositivo fotovoltaico, que se construye por lo general mediante una asociacion de varios modulos fotovoltaicos.
A tltulo de ejemplo, la figura 2 representa un dispositivo fotovoltaico tradicional, que comprende un montaje de doce modulos fotovoltaicos 1 dispuestos en tres columnas y conectados electricamente en serie mediante unos cables 6 que unen sus cajas de union 4 para formar una conexion electrica entre los dos bornes 7, 8 de salida del dispositivo.
El documento WO 2008136872 describe un modulo fotovoltaico particular que comprende una caja de conexion para cada polo positivo y negativo, dispuesta en un lado del modulo. Esta aproximacion se diferencia de la solucion tradicional descrita con anterioridad, sin embargo no consigue simplificar realmente el montaje de varios modulos, puesto que esta solucion sigue siendo poco flexible. Por otra parte, los conectores propuestos conservan los riesgos mencionados con anterioridad.
El documento WO 2009063855 describe un modulo fotovoltaico que comprende igualmente dos polos positivo y negativo situados en dos lados opuestos del modulo. Esta solucion mantiene los mismos inconvenientes que la anterior.
Otras soluciones como las descritas en los documentos DE 4140682, JP 58063181, DE 102005050883, intentan mejorar las anteriores, pero siguen sin ser satisfactorias.
De este modo, el objeto general de la invencion es ofrecer una solucion que permite una instalacion de un dispositivo fotovoltaico que reduce los inconvenientes de las soluciones del estado de la tecnica.
De manera mas precisa, la invencion busca conseguir todos o parte de los objetos siguientes.
Un primer objeto de la invencion es ofrecer una solucion de realizacion de un dispositivo fotovoltaico que no comprende los riesgos vinculados a los conectores del estado de la tecnica.
Un segundo objeto de la invencion es ofrecer una solucion de realizacion de un dispositivo fotovoltaico que simplifica el montaje mecanico y/o electrico de varios modulos fotovoltaicos entre si.
Para ello, la invencion se basa en un modulo fotovoltaico que comprende varias celulas fotovoltaicas conectadas electricamente, caracterizado por que presenta una forma cuadrada y comprende al menos dos terminales de conexion en cada angulo del modulo de tal modo que comprende al menos cuatro conectores en cada lado del modulo.
La invencion se define de manera mas precisa en las reivindicaciones.
El modulo fotovoltaico puede comprender un cable que conecta todas las celulas, que comprende un primer extremo conectado a un primer terminal de conexion de polaridad positiva en un lado del modulo, que atraviesa un segundo terminal de conexion de igual polaridad en un segundo lado adyacente, y a continuation todas las celulas del modulo para conectarlas electricamente en serie, y que atraviesa luego un tercer terminal de conexion de polaridad negativa en un tercer lado, antes de alcanzar un cuarto terminal de conexion en un cuarto lado.
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De acuerdo con una variante, el modulo fotovoltaico puede comprender varios cables que conectan todas las celulas, que comprenden un primer extremo conectado a un primer terminal de conexion de polaridad positiva en un lado del modulo, que atraviesan un segundo terminal de conexion de igual polaridad en un segundo lado adyacente, y a continuacion todas las celulas del modulo para conectarlas electricamente en serie y en paralelo, y que atraviesan luego un tercer terminal de conexion de polaridad negativa en un tercer lado, antes de alcanzar un cuarto terminal de conexion en un cuarto lado.
La invencion tambien se refiere a un dispositivo fotovoltaico, caracterizado por que comprende varios modulos fotovoltaicos como se han descrito con anterioridad conectados mecanica y electricamente.
La invencion tambien se refiere a una instalacion de produccion de electricidad fotovoltaica, caracterizada por que comprende varios dispositivos fotovoltaicos como los descritos con anterioridad.
Se describiran con detalle estos objetos, caracterlsticas y ventajas de la presente invencion en la siguiente descripcion de una forma particular de ejecucion hecha a tltulo no limitativo en relacion con las figuras adjuntas, en las que:
La figura 1 ilustra de forma esquematica un modulo fotovoltaico de acuerdo con el estado de la tecnica.
La figura 2 representa de forma esquematica un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con el estado de la tecnica.
La figura 3 representa de forma esquematica un modulo fotovoltaico de acuerdo con una forma de realization de la invencion.
La figura 4 representa una vista en section de lado de una parte de la estructura multicapa de un modulo fotovoltaico de acuerdo con una forma de realizacion de la invencion.
Las figuras 5 a 7 representan de forma esquematica unos dispositivos fotovoltaicos que comprenden unos modulos fotovoltaicos de acuerdo con la forma de realizacion de la invencion.
La figura 3 representa una forma de realizacion de un modulo fotovoltaico 11, que comprende unas celulas 12 integradas en un laminado, como en la solution tradicional del estado de la tecnica representada en la figura 1, pero dispuestas dentro de un marco cuyo contorno exterior es cuadrado. Para simplificar diremos que el modulo tiene una forma cuadrada. Las diferentes celulas 12 estan conectadas entre si en serie mediante un cable 13. En una variante no representada, estas se podrlan conectar de manera matricial mediante unos cableados 13.
El modulo 11 comprende unos conectores 14, 15, dispuestos hacia los angulos del modulo. En efecto, dos terminales de conexion 17, 18, respectivamente con una polaridad positiva y negativa, estan dispuestos cerca de cada angulo del modulo. Cada terminal de conexion 17, 18 esta conectado con dos conectores 14, 15 repartidos en los dos lados adyacentes del modulo dispuestos alrededor de este angulo en el que se encuentran dispuestos los terminales de conexion. De este modo, cada lado 21, 22, 23, 24 del modulo comprende cuatro conectores, dos de cada polaridad. De este modo, esta realizacion ofrece una multitud de posibilidades de conexiones electricas, lo que facilita la realizacion de los montajes de modulos.
Hay que senalar que, para obtener estos diferentes terminales de conexion 17, 18 en varios puntos en el contorno del modulo, una solucion, representada en la figura 4, se basa en la realizacion de conductores sobre unas capas aislantes y sobre el apilamiento de dichas capas. Para ello, se pueden implementar las tecnicas utilizadas para la fabrication de circuitos integrados, para formar unos conductores de cobre o aluminio por ejemplo, grabados sobre unas capas aislantes que comprenden un pollmero de tipo PET, epoxi o poliamida, por ejemplo, para formar un conjunto multicapa. De este modo, la figura 4 ilustra de manera esquematica un ejemplo en el que un primer conductor 25 esta formado mediante su metalizacion sobre una primera capa aislante 26, y un segundo conductor 27 esta formado en una segunda capa aislante 28, superpuesta a la primera. Una ultima capa aislante 29 recubre el conjunto. En este conjunto, se realiza una primera escotadura 35 en esta estructura, superpuesta al primer conductor 25, para permitir una conexion con este conductor. Esta escotadura atraviesa, por lo tanto, la capa aislante de superficie 29 as! como la segunda capa aislante 28 que comprende el segundo conductor 27. Una segunda escotadura 37 se realiza en la unica capa aislante 29 de superficie para permitir una conexion electrica con el segundo conductor 27. En una variante, se pueden cruzar unos hilos o cintas rodeados por fundas aislantes en el espesor del modulo, sin que haya riesgo de cortocircuito, para alcanzar los diferentes conectores perifericos.
De este modo, en esta realizacion, se puede utilizar un laminado multicapa en el cual se superponen unas bandas conductoras (con un espesor de entre 100 y 300 pm ambos incluidos), intercaladas con unas capas aislantes (en un material PET, PVF...). La conexion se hace mediante diversos tipos de conectores soldados o lamina de contacto.
En una variante, esta realizacion se puede obtener mediante unos planos equipotenciales realizados mediante el deposito electroqulmico o electrolltico (con un espesor de entre 10-100 pm): una losa rlgida (vidrio, epoxi reforzado con fibras, PET) esta, por ejemplo, recubierta en sus dos caras por un metal conductor, por ejemplo de cobre o de
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aluminio flexible, representando cada una de las caras una polaridad. La realizacion de un contacto se obtiene a continuacion soldando una cinta conductora en los angulos.
Resulta, ademas, que las diferentes celulas de un modulo pueden estar conectadas entre si mediante cableados diferentes en las diferentes implementaciones representadas a tltulo de ejemplo, de manera no limitativa. Una conexion de tipo serie presenta la ventaja de maximizar la tension de salida del modulo. Una conexion de tipo paralelo permite el equilibrado automatico de las corrientes, por ejemplo cuando las celulas no se iluminan de igual forma.
La figura 5 representa una primera implementacion del modulo de acuerdo con la forma de realizacion. Dieciseis modulos 11 estan conectados entre si mediante unas conexiones electricas 43 para formar un dispositivo fotovoltaico 40. El cableado de estos modulos es tal que forma una conexion de acuerdo con una arquitectura de tipo matricial entre los dos terminales de salida 47, 48 del dispositivo.
La figura 6 representa una segunda implementacion, que comprende tambien dieciseis modulos dispuestos de acuerdo con el mismo montaje mecanico, agrupados en forma de dos cadenas de ocho modulos 11 conectados en serie, encontrandose estas dos cadenas dispuestas en paralelo entre los dos bornes de salida 57, 58 del dispositivo fotovoltaico 50.
Hay que senalar, en aras de la simplificacion de la lectura, que no se han representado todos los contactos 14, 15 dispuestos en los lados de los modulos 11. Por otra parte, los representados estan situados en el centro de los lados, pero podrlan estar mas cerca de un angulo.
La figura 7 representa una implementacion de un modulo 11 de acuerdo con esta forma de realizacion para formar un dispositivo fotovoltaico 60 formado por un conjunto de dieciseis modulos 11 conectados electricamente en serie y conectados mecanicamente en cuatro columnas de cuatro modulos para formar un conjunto cuadrado compacto, con un tamano mlnimo, como en las dos realizaciones representadas en las figuras 5 y 6. Hay que senalar que, este dispositivo compacto ocupa el mismo tamano que el dispositivo del estado de la tecnica representado en la figura 2, anadida junto a la figura 7 para facilitar la comparacion. Esta reduccion de tamano se obtiene mediante una gran simplificacion y reduccion del cableado, como se muestra de manera expllcita en la figura, por medio de la nueva arquitectura de los modulos de acuerdo con la invencion.
De este modo, el enfoque anterior permite facilitar y aligerar el montaje mecanico de los modulos, que se pueden agrupar cerca los unos de los otros para formar unos conjuntos de geometrla cuadrada, e incluso rectangular, o de cualquier otra forma. Ademas, el posicionamiento de los conectores electricos permite una amplia seleccion para realizar la conexion entre los diferentes modulos, de tipo en serie, y/o paralelo, o matricial. De este modo, este enfoque permite minimizar el tamano global de los conjuntos de modulos, simplificando al mismo tiempo su conexion electrica, reduciendo el coste y aumentando su fiabilidad.
Claims (8)
- 51015202530REIVINDICACIONES1. Modulo fotovoltaico (1) que comprende varias celulas (12) fotovoltaicas conectadas electricamente, comprendiendo dicho modulo una forma cuadrada y comprendiendo al menos dos terminales de conexion (17, 18) en cada angulo del modulo, caracterizado por que comprende al menos cuatro conectores (14, 15) en cada lado (21; 22; 23; 24) del modulo.
- 2. Modulo fotovoltaico (11) de acuerdo con la reivindicacion anterior, caracterizado por que comprende una conexion electrica mediante al menos un conductor (25; 27) grabado en unas capas aislantes (26; 28) de la estructura multicapa del modulo y al menos una escotadura (35; 37) para permitir una conexion con este al menos un conductor (25; 27).
- 3. Modulo fotovoltaico (11) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que comprende unos planos equipotenciales realizados mediante deposito electroqulmico o electrolltico, estando una losa rlgida como de vidrio, o de epoxi reforzado con fibras, o PET, recubierta en sus dos caras por un metal conductor, como el cobre o el aluminio flexible, representando cada una de las caras una polaridad.
- 4. Modulo fotovoltaico (11) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una conexion electrica mediante al menos una cinta conductora aislada dispuesta en el espesor del modulo.
- 5. Modulo fotovoltaico (11) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende varios conectores de polaridad positiva y negativa realizados en su contorno cuadrado, sin que salga ningun hilo conductor del modulo.
- 6. Dispositivo fotovoltaico, caracterizado por que comprende varios modulos fotovoltaicos (11) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores conectados mecanica y electricamente.
- 7. Dispositivo fotovoltaico de acuerdo con la reivindicacion anterior, caracterizado por que comprende varios modulos fotovoltaicos (11) conectados en un conjunto formando un rectangulo o un cuadrado, y por que los modulos estan conectados en serie o en paralelo o en una estructura matricial.
- 8. Instalacion fotovoltaica de produccion de electricidad, caracterizada por que comprende varios dispositivos fotovoltaicos de acuerdo con la reivindicacion 6 o 7.
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