ITCR20100013A1

ITCR20100013A1 - Modulo fotovoltaico ventilato

Info

Publication number: ITCR20100013A1
Application number: IT000013A
Authority: IT
Inventors: Marco Pietro Borrini
Original assignee: Marco Pietro Borrini
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2011-10-22
Also published as: WO2011132211A1

Description

DESCRIZIONE

dell’Invenzione Industriale dal titolo:

MODULO FOTOVOLTAICO VENTILATO

DESCRIZIONE

L’invenzione si rivolge al settore della costruzione di impianti fotovoltaici.

Più nel dettaglio, l’invenzione riguarda un modulo fotovoltaico ventilato.

Un modulo fotovoltaico è un dispositivo in grado di convertire l'energia solare direttamente in energia elettrica.

Secondo tecnica nota, i moduli fotovoltaici sono realizzati mediante un pannello sandwich, di forma sostanzialmente rettangolare, avente come strato centrale una pluralità di celle fotovoltaiche, costituite da una lamina di materiale semiconduttore.

Dette celle fotovoltaiche sono interposte tra due fogli sigillanti di acetato vinil-etilenico ÈVA, un materiale incapsulante che permette l’isolamento elettrico e la protezione dall’umidità dell’adiacente strato delle celle, e più esternamente, tra due lastre di vetro temperato. In alternativa gli strati più esterni possono essere realizzati con una lastra di vetro che realizza la faccia superiore del sandwich ed una lastra di un polimero come il Tediar che realizza la faccia inferiore, entrambe dotate di capacità dielettriche, ottima trasmittanza la prima ed elevata resistenza meccanica la seconda.

Detto pannello sandwich è fissato ad una cornice metallica, generalmente in alluminio estruso anodizzato, avente una sezione a profilo aperto.

Al modulo fotovoltaico così conformato viene poi applicata posteriormente una scatola di giunzione elettrica che comprende una morsettiera di collegamento dei cavi per l’associazione in serie o in parallelo di più moduli per creare un campo fotovoltaico.

Detti moduli sono poi fissabili, mediante viti che interessano detta cornice metallica, a strutture metalliche o a piani di copertura.

I moduli fotovoltaici tradizionali presentano un notevole limite e svantaggio: le loro prestazioni sono suscettibili di variazioni anche sostanziose soprattutto in relazione alla temperatura di esercizio dei materiali che li compongono, che tendono a diminuire l’efficienza in ambienti caldi. In estate infatti la resa di ogni modulo fotovoltaico viene abbattuta circa dello 0,4% per ogni grado di temperatura registrato oltre il venticinquesimo.

Per cercare di ovviare a tale inconveniente, è necessario favorire una costante ventilazione dei moduli fotovoltaici, per mantenere relativamente bassa la loro temperatura interna ed evitare surriscaldamenti. Per fare ciò, il piano di fissaggio dei moduli fotovoltaici viene generalmente mantenuto sopraelevato, mediante staffe o rialzi, rispetto al piano di copertura, per creare appunto un’intercapedine tra modulo e copertura e favorire il ricambio naturale di aria.

Svantaggiosamente, detti sistemi di fissaggio sopraelevati non permettono di ottenere una regolare ventilazione dell’ambiente delimitato superiormente da detto pannello sandwich e lateralmente da detta cornice metallica. Anche il passaggio di aria fresca solo lungo il piano di copertura al di sotto dei moduli fotovoltaici non risolve il problema del surriscaldamento dello spazio interno a detto ambiente. Infatti l’aria contenuta sotto il modulo fotovoltaico, scaldandosi, si alleggerisce e tende a posizionarsi all’interno dello spazio delimitato dalla cornice metallica, in prossimità della faccia inferiore di detto pannello sandwich rivolta verso il piano di copertura: il passaggio d’aria fresca che si crea sotto i moduli fotovoltaici non riesce a trascinare detta aria calda alleggerita che galleggia e permane sotto la superficie del pannello sandwich e provoca notevoli perdite nei rendimenti energetici.

L’invenzione si propone di superare questi limiti, realizzando un modulo fotovoltaico ventilato che consente un ricambio veloce dell’aria calda contenuta all’interno dell’ambiente delimitato dalla cornice metallica e dal pannello sandwich, e che mantiene bassa la temperatura dei materiali che lo costituiscono, garantendo sempre il loro rendimento ottimale previsto.

Ancora scopo dell’invenzione è realizzare un modulo fotovoltaico resistente ai carichi, durevole e affidabile nel tempo.

Tali scopi sono raggiunti con un modulo fotovoltaico ventilato comprendente:

- un pannello sandwich costituito da una pluralità di celle fotovoltaiche interposte tra due strati di materiale incapsulante e due robusti strati di materiale isolante, dei quali almeno uno trasparente;

- una cornice metallica a profilo aperto avente almeno una faccia superiore ed una faccia laterale, atta a contenere detto pannello sandwich ed a consentire il fissaggio di detto modulo ad una struttura di supporto,

caratterizzato dal fatto che detta cornice metallica si estende oltre la superficie occupata da detto pannello sandwich e comprende una pluralità di aperture disposte sulla sua faccia superiore, atte a mettere in comunicazione l'ambiente delimitato da detto pannello sandwich e dalle facce di detta cornice, e l’ambiente esterno.

Secondo un aspetto preferito dell’invenzione, detta cornice comprende ulteriormente una pluralità di aperture disposte sulla sua faccia laterale.

Secondo un ulteriore aspetto preferito dell’invenzione, detta cornice comprende, internamente al suo profilo aperto, un piano d’appoggio per detto pannello sandwich, disposto parallelamente a detta faccia superiore, comprendente una pluralità di aperture.

Vantaggiosamente dette aperture sono scelte tra fori, asole, tagli, fenditure, ecc....

Il principale vantaggio del modulo fotovoltaico secondo l’invenzione consiste nel fatto che le aperture opportunamente provviste sulla faccia superiore e sulla faccia laterale della sua cornice consentono un perfetto ricambio d’aria nell’ambiente confinato al di sotto del modulo e creano un naturale moto convettivo, per differenza di temperatura, dall’ambiente posto sotto al modulo verso l’ambiente esterno.

Vantaggiosamente, l’aria calda alleggerita prossima alla superficie interna del pannello sandwich viene spinta verso l’esterno e sostituita da nuova aria fresca che viene richiamata per effetto camino da fenomeni di moti convettivi.

Detta aria fresca regola la temperatura del modulo fotovoltaico e dei materiali che lo compongono, mantenendola prossima alla temperatura ottimale ammissibile, assicurando un regolare funzionamento del modulo ed evitando perdite nel rendimento energetico.

Ancor più vantaggiosamente, l’area di dette aperture è progettata in base alle esigenze e alle dimensioni del relativo modulo fotovoltaico, per non inficiare la resistenza meccanica della cornice metallica.

I vantaggi dell’invenzione saranno maggiormente evidenti nel seguito, in cui vengono descritte modalità preferite di realizzazione, a titolo esemplificativo e non limitativo, e con l’aiuto delle figure dove: la Fig. 1 rappresenta, in vista prospettica, un modulo fotovoltaico ventilato secondo l’invenzione;

la Fig. 2 rappresenta, in sezione lungo un piano trasversale, una porzione del modulo di Fig. 1.

Con riferimento alle Figure, è mostrato un modulo fotovoltaico ventilato 1 costituito essenzialmente da un pannello sandwich 2 di forma rettangolare contenuto in una cornice metallica 6.

Detto pannello sandwich 2 comprende una pluralità di celle fotovoltaiche 3 interposte tra due strati di materiale incapsulante 4’ e 4” e due strati di materiale isolante e con funzioni di protezione meccanica 5’ e 5”.

Detto materiale incapsulante 4’ e 4” è costituito da sottili strati di acetato di vinile, commercialmente identificato con la sigla ÈVA, che realizzano una barriera isolante ed anti-umidità per dette celle fotovoltaiche 3.

Detti strati di materiale isolante 5’ e 5” sono realizzati mediante due lastre di vetro temperato, l'inferiore delle quali può essere sostituita da una lastra in polivinilfluoruro, polimero commercialmente identificato con il termine Tediar, caratterizzato da un’ottima resistenza meccanica, da una buona resistenza all'invecchiamento atmosferico e da una buona funzione di barriera ai raggi UV.

Detta cornice metallica 6 è realizzata con un profilo aperto in alluminio estruso anodizzato ed ha una faccia superiore 6’, una faccia laterale 6” atta a definire lo spessore di detta cornice, ed una faccia inferiore 6’” utile per il fissaggio, mediante viti, di detto modulo 1 ad una struttura di supporto o direttamente al piano di copertura.

In particolare, la faccia superiore 6’ di detta cornice metallica 6 si estende oltre la superficie occupata da detto pannello sandwich 2. Detta cornice 6 comprende aperture 7, 8 atte a mettere in comunicazione l’ambiente interno, delimitato dalla superficie di detto pannello sandwich 2 rivolta verso detto piano di copertura e dalle facce 6’, 6”, 6”’ di detta cornice, con l’ambiente esterno, consentendo un’ottima ventilazione dell’intero modulo 1.

Una prima pluralità di aperture 7 è disposta sulla faccia superiore 6’ di detta cornice metallica 6, particolarmente in corrispondenza della porzione di cornice estesa oltre la superficie occupata dal pannello sandwich 2.

Una seconda pluralità di aperture 8 è disposta sulla faccia laterale 6” di detta cornice metallica 6.

Con particolare riferimento alla Fig. 2, detta cornice 6 comprende, internamente al suo profilo aperto, un piano d’appoggio 16 per detto pannello sandwich 2, disposto parallelamente a dette facce superiore 6’ e inferiore 6”’ ed ortogonalmente a detta faccia laterale 6”.

Detto piano d’appoggio 16, realizzato anch’esso in materiale metallico, è provvisto di una terza pluralità di aperture 9, vantaggiosamente disposta in corrispondenza della prima pluralità di aperture 7 provvista sulla faccia superiore 6’ di detta cornice metallica. Dette aperture 7, 8 e 9 sono conformate ad asola, ma possono indifferentemente essere realizzate mediante fori, fenditure, tagli, ecc..., purché mantengano costantemente ventilato il modulo fotovoltaico 1, e consentano una continua fuoriuscita d’aria calda dal di sotto del modulo 1 verso l’ambiente esterno sostituendola con nuova aria fresca.

Naturalmente, i particolari di costruzione, le dimensioni, gli spessori e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire daN’ambito della presente invenzione, così come descritto, illustrato e rivendicato.

Claims

RIVENDICAZIONI 1 . Modulo fotovoltaico ventilato (1 ) comprendente: - un pannello sandwich (2) costituito da una pluralità di celle fotovoltaiche (3) interposte tra due strati di materiale incapsulante (4) e due robusti strati di materiale isolante (5), dei quali almeno uno trasparente; - una cornice metallica (6) a profilo aperto avente almeno una faccia superiore (6’) ed una faccia laterale (6”), atta a contenere detto pannello sandwich (2) e a consentire il fissaggio di detto modulo (1 ) ad una struttura di supporto, caratterizzato dal fatto che detta cornice metallica (6) si estende oltre la superficie occupata da detto pannello sandwich (2) e comprende una pluralità di aperture (7) disposte sulla sua faccia superiore (6’), atte a mettere in comunicazione l’ambiente delimitato da detto pannello sandwich (2) e dalle facce (6’, 6”) di detta cornice (6), e l’ambiente esterno.
2. Modulo fotovoltaico ventilato (1) secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detta cornice (6) comprende ulteriormente una pluralità di aperture (8) disposte sulla sua faccia laterale (6”).
3. Modulo fotovoltaico ventilato (1) secondo la rivendicazione 1 , 1 | ì caratterizzato dal fatto che detta cornice (6) comprende, internamente al suo profilo aperto, un piano d’appoggio (16) per detto pannello sandwich (2), disposto parallelamente a detta faccia superiore (6’), ove detto piano è dotato di una pluralità di aperture
4. Modulo fotovoltaico ventilato (1 ) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette aperture (7, 8, 9) sono scelte tra fori, asole, tagli, fenditure, ecc...