ITMI20121899A1 - Cavo elettrico per un impianto solare per la generazione di energia elettrica e di energia termica ed impianto che lo comprende - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“Cavo elettrico per un impianto solare per la generazione di energia elettrica e di energia termica ed impianto che lo comprende"

La presente invenzione riguarda un cavo elettrico. In particolare la presente invenzione riguarda un cavo elettrico per un impianto solare di generazione di energia elettrica e di energia termica. La presente invenzione riguarda altresì un impianto solare comprendente tale cavo.

Sono noti gli impianti solari per la generazione di energia elettrica dalla radiazione solare. Ad esempio sono noti impianti fotovoltaici tramite i quali viene generata energia elettrica convertendo la radiazione solare tramite moduli fotovoltaici.

Sono altresì noti impianti solari per la generazione di calore. Generalmente, tali impianti solari riscaldano un fluido, ad esempio acqua. Sono infine noti impianti solari ibridi che consentono di generare energia elettrica ed energia termica. Tali impianti sono anche noti come impianti di “cogenerazione solare†. Nel seguito, con “impianto di cogenerazione solare†si intenderà un impianto adatto a convertire la radiazione solare in energia elettrica e in energia termica.

Tipicamente, un impianto a cogenerazione solare comprende almeno una cella che produce corrente elettrica, ad esempio una cella fotovoltaica, e, facoltativamente, un concentratore di radiazione solare. Tipicamente, un impianto di cogenerazione comprende almeno una superficie esposta alla radiazione solare e, facoltativamente, in grado di orientarsi per seguire il percorso del sole. Il concentratore consente di ottenere una maggiore densità di radiazione solare (fotoni) sulla cella.

Tipicamente, un impianto di cogenerazione solare comprende anche un circuito elettrico per trasportare l’energia elettrica generata ed un circuito idraulico per trasportare il fluido riscaldato. Il circuito elettrico a sua volta comprende due conduttori elettrici ed il circuito idraulico a sua volta comprende due condotti, uno per il fluido da riscaldare ed uno per il fluido riscaldato.

La Richiedente ha riscontrato che la gestione in situ di conduttori elettrici, dei relativi connettori elettrici, di condotti per il trasporto di fluido e dei relativi raccordi à ̈ complessa e piuttosto disagevole in quanto l’installatore deve avere l’accortezza di non proiettare l’ombra dei cavi e tubi sul concentratore o sulla superficie esposta al sole, deve inoltre verificare il corretto posizionamento relativo di conduttori e tubi, ciò determina un maggior tempo di installazione e quindi un più alto costo. Inoltre, un installatore potrebbe commettere errori ed eseguire connessioni sbagliate o comunque che non garantiscono la sicurezza e l’efficienza dell’impianto.

La Richiedente si à ̈ posta l’obiettivo di migliorare la gestione dei conduttori elettrici e dei condotti di trasporto di fluido in un sistema di cogenerazione solare.

La Richiedente ha percepito che l’obiettivo di cui sopra può essere raggiunto organizzando conduttori elettrici e condotti di trasporto di fluido in un unico cavo di configurazione piatta (dove gli elementi interni sono disposti con assi longitudinali sostanzialmente paralleli e giacenti in uno stesso piano).

Rispetto ad un cavo di sezione circolare, un cavo piatto presenta svantaggi dal punto di vista della flessibilità, potendo venire agevolmente piegato solo in due direzioni. Pertanto, la scelta di un cavo piatto per facilitare l’installazione e la gestione di un impianto di cogenerazione solare potrebbe prima facie non risultare vantaggiosa.

La Richiedente ha invece trovato che l’organizzazione di conduttori elettrici e condotti di trasporto di fluido in un unico cavo piatto presenta sorprendenti vantaggi, come verrà spiegato nel seguito.

WO 2012/079631 descrive un cavo elettrico per alta tensione comprendente almeno un nucleo, almeno un condotto di raffreddamento per il raffreddamento del nucleo del cavo atto a trasportare un fluido di raffreddamento, e un rivestimento del cavo che racchiude l'almeno un nucleo e l'almeno un tubo di raffreddamento. Il cavo elettrico comprende inoltre almeno un elemento conduttore di calore attorno all'almeno un nucleo ed in contatto termico con l’almeno un nucleo e l’almeno un tubo di raffreddamento.

GB 1368497 descrive un complesso di cavo elettrico che comprende un cavo elettrico avente un condotto lungo la sua lunghezza per far circolare un refrigerante evaporabile per raffreddare il cavo.

GB 875930 descrive un cavo elettrico per correnti elevate comprendente un nucleo isolato schermato da un metallo in una guaina protettiva impermeabile di materiale plastico in cui sono previsti condotti o canali per la circolazione entro di essi di un fluido di raffreddamento.

Le soluzioni di cui sopra sono relative a cavi elettrici che contengono condotti di circolazione di un fluido atto a mantenere la temperatura del cavo entro limiti definiti.

Il fluido del sistema di circolazione della presente invenzione si scalda e mantiene sostanzialmente il calore acquisito lungo tutta l'estensione del cavo cedendolo ad un utente del sistema di co-generazione.

In un primo aspetto, la presente invenzione si riferisce ad un cavo composito piatto che possiede, in sezione trasversale, un lato maggiore e comprende due conduttori elettrici principali ed almeno due condotti di circolazione di un fluido.

Vantaggiosamente, i conduttori elettrici principali sono disposti in prossimità di un estremo del lato maggiore del cavo composito.

Ai fini della presente descrizione e delle rivendicazioni, il termine “cavo composito†starà ad indicare un cavo comprendente conduttori elettrici, anche configurati per trasportare correnti di differente valore, insieme ad altri elementi con funzione diversa, quali ad esempio tubazioni per il trasporto di fluido.

Ai fini della presente descrizione e delle rivendicazioni, il termine “cavo piatto†starà ad indicare un cavo in cui gli elementi interni sono disposti con assi longitudinali sostanzialmente paralleli e giacenti in uno stesso piano.

Tipicamente, la forma di un cavo piatto in sezione trasversale, eseguita su un piano trasversale all’asse longitudinale del cavo, à ̈ sostanzialmente rettangolare. Preferibilmente con bordi arrotondati. Il lato maggiore di tale sezione viene detto larghezza ed il lato minore viene detto altezza. Preferibilmente, la larghezza della sezione del cavo à ̈ almeno due volte l’altezza della sezione del cavo. Più preferibilmente, la larghezza à ̈ almeno tre volte l’altezza.

Ai fini della presente descrizione e delle rivendicazioni, il termine “conduttore elettrico†starà ad indicare un metallo conduttivo, generalmente in forma di fili riuniti, circondato da strati concentrici aventi varie funzioni, tra le quali l’isolamento elettrico.

Preferibilmente, i due condotti di circolazione di un fluido sono disposti ciascuno a fianco di uno dei conduttori elettrici principali, in posizione interna rispetto al corrispondente estremo del lato maggiore del cavo composito. Vantaggiosamente, il cavo della presente invenzione comprende almeno un ulteriore conduttore, detto conduttore secondario. Preferibilmente, questi conduttori secondari sono disposti in posizione più interna dei due condotti di circolazione di fluido rispetto agli estremi del lato maggiore del cavo.

I conduttori secondari possono avere funzioni di connessione elettrica, per esempio a sensori di servizio dell’impianto. La portata elettrica dei conduttori secondari à ̈ comunque inferiore a quella dei conduttori principali. I conduttori secondari possono comprendere conduttori ottici.

Preferibilmente, il cavo dell'invenzione comprende una guaina esterna che racchiude almeno i due conduttori elettrici principali ed i due condotti di circolazione di un fluido, e basata su copolimero etilene/vinile acetato reticolato, facoltativamente addizionato con un additivo anti-UV.

Preferibilmente la guaina esterna à ̈ addizionata con un additivo antifiamma. Esempi di additivi antifiamma sono alluminio idrossido e magnesio idrossido sintetico o naturale.

Vantaggiosamente, ciascun conduttore elettrico principale comprende un nucleo conduttivo formato da una pluralità di conduttori in rame, facoltativamente ricoperti ciascuno da uno strato di stagno. Preferibilmente, il nucleo conduttivo à ̈ un conduttore in classe 5 secondo la normativa EN 602282004-11.

Preferibilmente, il nucleo conduttivo di ciascun conduttore elettrico principale à ̈ circondato da uno o più nastri in tessuto-non tessuto.

Vantaggiosamente, ciascun condotto di circolazione di fluido comprende un tubo corrugato, preferibilmente in acciaio inossidabile.

Ciascun condotto di circolazione di fluido comprende preferibilmente uno strato siliconico in posizione radialmente esterna al tubo corrugato. Vantaggiosamente, una treccia di fili à ̈ interposta tra tubo corrugato e strato siliconico.

In un secondo aspetto, la presente invenzione si riferisce ad un impianto di cogenerazione solare comprendente almeno una cella atta a produrre corrente elettrica connessa ad un impianto di distribuzione di energia elettrica e fluido caldo tramite un cavo composito piatto avente, in sezione trasversale, un lato maggiore e comprendente due conduttori elettrici principali ed almeno due condotti di circolazione di un fluido, i conduttori elettrici principali essendo disposti ciascuno ad un estremo del lato maggiore del cavo.

Celle atte a produrre corrente elettrica sono preferibilmente scelte tra celle fotovoltaiche, termoelettriche o termoioniche.

Vantaggiosamente, l'impianto di cogenerazione della presente invenzione comprende un concentratore di radiazione solare (fotoni).

Vantaggiosamente, l'impianto di cogenerazione dell'invenzione comprende almeno una superficie esposta alla radiazione solare che, preferibilmente, Ã ̈ in grado di orientarsi per seguire il percorso del sole.

La presente invenzione diverrà più chiara alla luce della seguente descrizione dettagliata, fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, da leggersi con riferimento ai disegni acclusi in cui:

- la Figura 1 Ã ̈ una sezione trasversale schematica di un cavo secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione;

- la Figura 2 Ã ̈ una sezione trasversale schematica di un cavo secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione;

- la Figura 3 Ã ̈ una sezione trasversale schematica di un cavo secondo una terza forma di realizzazione della presente invenzione; e

- la Figura 4 mostra schematicamente un impianto di co-generazione solare comprendente un tratto di cavo secondo la presente invenzione.

La Figura 1 Ã ̈ una sezione trasversale schematica di un cavo 10 secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione.

Il cavo 10 comprende una guaina esterna 2 in materiale polimerico resistente ai raggi UV. In una forma di realizzazione, la guaina esterna à ̈ di polimero resistente sino a circa 120°C per almeno 20 anni secondo il modello di invecchiamento di Arrhenius, e flessibile, ad esempio un copolimero etilene/vinile acetato reticolato e miscelato con additivo anti-UV. Tale materiale à ̈ particolarmente vantaggioso in quanto offre buone capacità di flessibilità, resistenza e riempimento degli interstizi.

Vantaggiosamente, il materiale polimerico della guaina esterna 2 à ̈ antifiamma, vale a dire à ̈ in grado di resistere al fuoco e di ritardarne la propagazione, conformemente agli standard IEC 332-1 (1993) e IEC 332-3 (1992).

In una forma di realizzazione, il cavo 10 ha una larghezza L compresa tra circa 30 mm e circa 40 mm ed una altezza H di circa 15-20 mm, ad esempio 18 mm.

Preferibilmente, il cavo 10 della presente invenzione à ̈ un cavo che, visto in sezione trasversale rispetto all’asse longitudinale, à ̈ grossomodo rettangolare con lati corti formati da linee curve, ad esempio da semicerchi, come mostrato in Figura 1.

Il cavo 10 ha un’asse longitudinale 11. In Figura 1 vengono anche mostrate le tracce di due piani X-X e Y-Y, perpendicolari tra loro e passanti per l’asse longitudinale 11. Il cavo 1 di Figura 1 à ̈ preferibilmente simmetrico rispetto al piano X-X ed al piano Y-Y.

Il cavo 10 comprende due conduttori principali 3a e 3b e due condotti 5h e 5c di trasporto di fluido. I due conduttori 3a e 3b sono uguali tra loro. Per comodità di descrizione, verranno indicati semplicemente con il numero 3. Analogamente, anche i condotti 5h e 5c sono uguali tra loro e, per comodità di descrizione, verranno indicati semplicemente con il numero 5. Le lettere “a†, “b†, “c†e “h†verranno riportate, ad esempio, quando verranno descritte le simulazioni effettuate sul cavo della presente invenzione.

Come mostrato schematicamente in Figura 1, i due conduttori principali 3 sono disposti preferibilmente in corrispondenza delle due estremità laterali La e Lb del cavo 10, cioà ̈ assialmente più distanti rispetto al piano Y-Y. Ogni conduttore principale 3 preferibilmente comprende, dal centro verso la periferia, un nucleo conduttivo 31, un primo nastro 32, ad esempio in poliestere, che si sviluppa longitudinalmente attorno al nucleo 31, uno strato 33 di isolamento interno ed un secondo nastro 34.

Il nucleo conduttivo 31 à ̈ vantaggiosamente formato da una pluralità di conduttori in rame, facoltativamente ricoperti ciascuno da uno strato di stagno. Vantaggiosamente, il nucleo conduttivo à ̈ un conduttore in classe 5 secondo la normativa EN 60228 2004-11. Nuclei conduttivi così strutturati presentano spiccate caratteristiche di flessibilità che facilitano la messa in opera del cavo e la sua operatività, specie in un impianto dotato di una superficie esposta alle radiazioni solari in grado di orientarsi per seguire il percorso del sole, allorché il cavo viene sottoposto a torsioni.

Lo strato 33 di isolamento interno può essere in materiale siliconico, ad esempio Elastosil R 501/75 MH L8-0 C6 Black 9005 RM041271, o in polimero quale un copolimero di etilene/propilene. Vantaggiosamente, lo strato 33 ha caratteristiche antifiamma come sopra enunciate.

Il secondo nastro 34, vantaggiosamente, può essere nella forma di un nastro in poliestere non tessuto.

I nastri 32 e/o 33 agevolano la procedura di spelatura del nucleo conduttivo 31, ad esempio quando à ̈ necessario connettere il nucleo conduttivo 31 ad altri elementi o componenti elettrici (non illustrati).

In una forma di realizzazione, il diametro esterno del conduttore principale 3 Ã ̈ circa 13 mm.

Nella forma di realizzazione di Figura 1, i condotti 5 di trasporto di fluido hanno una sezione grossomodo circolare e sono vantaggiosamente disposti in una posizione assialmente interna rispetto ai due conduttori principali 3.

Preferibilmente, i due condotti 5 di trasporto di fluido sono disposti simmetricamente rispetto al piano Y-Y cioà ̈ i loro centri, posti sostanzialmente sul piano X-X, sono sostanzialmente alla stessa distanza rispetto al piano Y-Y.

In una forma di realizzazione, ogni condotto 5 comprende un tubo corrugato 51, preferibilmente in acciaio inossidabile. Il tubo 51 può avere un diametro interno di circa 6 mm ed un diametro esterno di circa 9,5 mm.

Preferibilmente, attorno al tubo corrugato 51 viene avvolto uno strato 52 di nastro non tessuto, ad esempio in poliestere, con sormonto minimo pari, ad esempio, a circa il 25%.

Preferibilmente, il condotto 5 comprende anche, radialmente esterna allo strato 52, una treccia di fili in poliestere (non illustrata) e, esterno ad essa, uno strato siliconico 53, ad esempio Elastosil R 501/75 MH L8-0 C6 5015 RM042438. La treccia, vantaggiosamente, permette l’estrusione del successivo strato 53 attorno agli elementi corrugati del tubo 51. Vantaggiosamente, l’angolo di treccia à ̈ minore di 30° rispetto all’asse longitudinale del tubo.

Preferibilmente, il condotto 5 comprende anche, in una posizione radialmente esterna rispetto allo strato siliconico 53, un ulteriore strato 54 di nastro in poliestere non tessuto con sormonto minimo pari, ad esempio, a circa il 25%.

Il condotto 5 può anche comprendere, in una posizione radialmente esterna rispetto allo strato 54, un ulteriore strato di nastro di poliestere (non illustrato).

Vantaggiosamente, il diametro esterno del condotto 5 Ã ̈ sostanzialmente uguale al diametro esterno dei conduttori principali 3, ad esempio circa 13 mm.

I due condotti 5 realizzano un circuito di trasporto di fluido: uno dei due condotti (quello indicato con 5c) porta fluido da riscaldare mentre l’altro dei due condotti (quello indicato con 5h) porta fluido riscaldato.

La Figura 2 à ̈ una sezione trasversale schematica di un cavo 20 secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione. Il cavo 20 comprende elementi analoghi a quelli del cavo 10 e questi sono stati indicati con gli stessi numeri di riferimento utilizzati in Fig. 1. Anch’esso à ̈ sostanzialmente preferibilmente simmetrico rispetto al piano X-X ed al piano Y-Y.

Oltre agli elementi già presenti anche nel cavo 10, il cavo 20 comprende un conduttore elettrico secondario destinato a connettere sensori di rilevamento/diagnosi, il conduttore sensoristico 7. Questo viene preferibilmente disposto in una posizione assialmente interna rispetto ai due conduttori 3 ed ai due condotti 5. Questa disposizione à ̈ vantaggiosa perché consente di avere un cavo simmetrico rispetto al piano Y-Y. Inoltre, consente di mantenere i conduttori principali 3 alle estremità del cavo ed in condotti 5 a fianco dei conduttori 3 (per ragioni che verranno meglio spiegate nel seguito). Nella forma di realizzazione mostrata in Figura 2, il conduttore sensoristico 7 à ̈ disposto tra i due tubi 5.

Il conduttore sensoristico 7 comprende una pluralità di doppini in rame 71 opportunamente cordati. Ad esempio comprende quattro doppini in rame. I doppini possono avere, ad esempio, una sezione di 0,75 mm<2>.

In una posizione radialmente esterna ai doppini 71 viene previsto un isolamento 72, ad esempio in etilen vinil acetato (EVA), con uno spessore, ad esempio, di circa 0,6 mm.

Preferibilmente, in una posizione radialmente esterna rispetto all’isolamento 72 viene disposto uno spessore 73 in un materiale siliconico. Preferibilmente, in una posizione radialmente esterna rispetto allo spessore 73 viene previsto uno strato 74 di nastro in poliestere non tessuto. In una posizione radialmente esterna rispetto allo strato 74 può venire prevista una treccia di fili in poliestere (non illustrata). Detta treccia, vantaggiosamente, favorisce un processo di estrusione stabile.

In una posizione radialmente esterna rispetto a detta treccia può essere previsto un ulteriore strato di un nastro in poliestere non tessuto (non illustrato).

In una forma di realizzazione preferita, il diametro esterno del conduttore sensoristico 7 Ã ̈ sostanzialmente uguale al diametro esterno del conduttore principale 3, ad esempio circa 13 mm.

In una forma di realizzazione, il cavo 20 ha una larghezza L compresa tra circa 40 mm e circa 50 mm ed una altezza H di circa 15-20 mm, ad esempio 18 mm.

La Figura 3 Ã ̈ una sezione trasversale schematica di un cavo 30 secondo una terza forma di realizzazione della presente invenzione. Il cavo 30 comprende elementi analoghi a quelli del cavo 10 e del cavo 20, e questi sono stati indicati con gli stessi numeri di riferimento utilizzati nelle Figure 1 e 2.

Oltre agli elementi presenti anche nel cavo 10 e 20, il cavo 30 comprende un conduttore elettrico secondario 9. Il conduttore secondario 9 ha una portata di corrente inferiore a quella dei conduttori principali 3 e, di conseguenza, sviluppa meno calore. In vista di ciò, secondo la presente invenzione, esso à ̈ preferibilmente disposto in posizione assialmente interna sia rispetto ai conduttori principali 3 che ai tubi di trasporto di fluido 5.

Il conduttore secondario 9 comprende ad esempio due nuclei conduttivi 91 di diametro, ad esempio, di circa 9,5 mm<2>. I nuclei conduttivi 91 sono composti da fili in rame cordati, facoltativamente ricoperti ciascuno da uno strato di stagno, vantaggiosamente di classe 5 secondo la normativa EN 602282004-11.

Preferibilmente, i nuclei conduttivi 91 sono cordati con elementi di ausiliari di cordatura 93, ad esempio ottenuti per estrusione di un polimero su un supporto di filato.

In una posizione radialmente esterna rispetto ai nuclei conduttivi 91 e, nel caso, agli elementi di riempimento 93, viene previsto uno strato isolante 92, ad esempio in materiale siliconico. Lo strato isolante 92 può avere uno spessore di circa 0,9 mm.

Preferibilmente, in una posizione radialmente esterna rispetto allo strato isolante 92 viene previsto uno strato di nastro 94, ad esempio in poliestere non tessuto.

In una posizione radialmente esterna rispetto allo strato di nastro 94 viene previsto un inspessimento 95, ad esempio in materiale siliconico ricoperto, preferibilmente, a sua volta con una treccia 96, ad esempio di fili in poliestere. La treccia 96, vantaggiosamente, permette una migliore estrusione della guaina esterna 2.

Preferibilmente, in una posizione radialmente esterna rispetto alla treccia 96 viene previsto un nastro (non illustrato), ad esempio in poliestere non tessuto.

Preferibilmente, il diametro esterno del conduttore secondario 9 Ã ̈ sostanzialmente uguale al diametro esterno del conduttore principale 3, ad esempio circa 13 mm.

Nella terza forma di realizzazione, il cavo 10 ha una larghezza L compresa tra circa 50 mm e circa 70 mm, ad esempio circa 60 mm,. ed una altezza H di circa 15-20 mm, ad esempio 18 mm.

In tutte e tre le forme di realizzazione, preferibilmente, i conduttori ed i condotti del circuito idraulico hanno sostanzialmente lo stesso diametro. Preferibilmente, i conduttori ed i condotti del circuito idraulico sono disposti in modo da avere il proprio asse longitudinale su un medesimo piano (X-X) che à ̈ il piano di flessione preferenziale del cavo.

La Figura 4 illustra uno schema esemplificativo di impianto di cogenerazione solare a concentrazione secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. L’impianto 100 comprende una superficie 101 esposta alla radiazione solare (di forma concava), una cella atta a produrre corrente elettrica 102 che include anche uno scambiatore di calore (non dettagliato). La cella 102 converte il flusso solare concentrato in energia elettrica ed in energia termica. L’energia termica viene poi, ad esempio e preferibilmente, trasferita ad un fluido pompato attraverso un circuito chiuso, e quindi convogliata ad un utilizzatore o un impianto 103. Vantaggiosamente, la superficie esposta alla radiazione solare à ̈ montata su un supporto 104, tramite bracci 106, in grado di seguire il corso del sole muovendosi lungo due assi.

La cella 102 à ̈ connessa all’utilizzatore 103 tramite un tratto di cavo 30 secondo la presente invenzione. Il cavo può essere indifferentemente secondo la prima forma di realizzazione, la seconda forma di realizzazione o la terza forma di realizzazione.

Come à ̈ visibile nella figura 4, la cella 102 à ̈ supportata da un braccio 105 ed à ̈ connessa al cavo 30. La presenza del braccio e del cavo creano aree di ombra sulla superficie esposta alla radiazione solare. Queste aree di ombra possono ridurre l’efficienza dell’impianto. Vantaggiosamente, il cavo secondo la presente invenzione ha una sezione ridotta (altezza H) e può essere disposto in modo tale da creare una ridotta area di ombra. Infatti, il cavo può essere disposto “di taglio†ossia in modo tale cha l’ombra proiettata sulla superficie 101 sia data dalla lunghezza del cavo moltiplicata per la larghezza H. Tale larghezza H à ̈ inferiore al diametro di un cavo di sezione circolare (non mostrato) incorporante due conduttori principali del diametro dei conduttori 3 e due condotti del diametro dei condotti 5.

Pertanto, vantaggiosamente, il cavo piatto secondo la presente invenzione aumenta l’efficienza di un impianto di cogenerazione solare in quanto crea aree di ombra meno estese.

In altre forme di realizzazione (non mostrate), l’impianto di cogenerazione solare potrebbe comprendere un primo stadio di generazione di energia elettrica per effetto termoionico (dove la radiazione solare scalda un componente ceramico che emette elettroni attraverso un effetto termoionico). La corrente così generata à ̈ dell’ordine di 100 o 200 Ampere, a bassa tensione. L’impianto potrebbe altresì comprendere un secondo stadio di generazione di energia elettrica per effetto termoelettrico (attraverso un noto generatore termoelettrico). La corrente così generata sarebbe di valore inferiore a quella generata per effetto termoionico ma con tensione più elevata. L’impianto potrebbe altresì comprendere un terzo stadio (stadio idraulico o termico) per riscaldare un fluido (ad esempio acqua) facendola circolare ad una temperatura di circa 90 °C.

Vantaggiosamente, l'impianto della presente invenzione può prevedere di sistemare i conduttori principali (quelli che portano alta corrente a bassa tensione) alle estremità del cavo dell'invenzione. Questo permette una migliore dispersione del calore generato dall’alta corrente. Infatti, il calore può disperdersi su una superficie più ampia.

La parte più interna del cavo dell'invenzione può venire invece dedicata alle tubazioni dell’acqua. Queste rimangono più protette ed isolate e disperderanno meno calore di quanto disperderebbero se fossero nelle posizioni più esterne, per cederlo poi all'utente finale.

Nella seconda e nella terza forma di realizzazione, tra i condotti di fluido sono alloggiati i conduttori per i dispositivi sensori. Questi sviluppano poco calore poiché la corrente necessaria per alimentare i sensori à ̈ tipicamente molto piccola (dell’ordine di 100 mA) e quindi non necessitano di ampie aree di dissipazione. Inoltre, vantaggiosamente, essi risultano protetti meccanicamente proprio per la loro collocazione centrale.

In modo analogo anche i conduttori secondari della terza forma di realizzazione sono disposti nella parte centrale del cavo. Essi infatti portano una corrente relativamente bassa che genera un corrispondente ridotto calore.

La configurazione di cavo dell’invenzione massimizza inoltre la radiazione solare raccolta. Infatti, quando il cavo à ̈ disteso sul terreno T, esso rimane piatto, con una faccia rivolta a contatto col suolo ed una faccia esposta al sole. La faccia esposta al sole tende a riscaldarsi e quindi a mantenere (o addirittura aumentare) la temperatura del fluido nei condotti 5. La faccia opposta, invece, à ̈ isolata dal terreno T. Le perdite di calore saranno così molto ridotte attraverso quella faccia.

Infine, il fatto di avere una struttura di cavo comprendente sia conduttori che condotti di trasporto di fluido in una configurazione ottimizzata, rende più pratiche e veloci le operazioni di installazione ed evita errori di installazione. Contrariamente alla soluzione descritta in WO 2012/079631, secondo la presente invenzione, i conduttori non sono in contatto termico con le tubazioni che trasportano fluido riscaldato. Infatti, i conduttori 3 e 9 sono completamente circondati dalla guaina esterna 2. Allo stesso modo, le tubazioni 5 sono anch’esse completamente circondate dalla guaina esterna 2.

La Richiedente ha eseguito dei test con un cavo secondo la terza forma di realizzazione.

1° Test

Le condizioni del primo test sono riportate nella Tabella 1.1

Tabella 1.1

Posizione del cavo: cavo disteso sul terreno, posizione orizzontale Flusso solare: 1000 W/m<2>flusso diretto sulla faccia superiore Corrente elettrica: Massimo valore:

200 A nei conduttori principali 3a e 3b;

20 A nel conduttore secondario 9 Temperatura ambiente: 50 °C

Temperatura dell’acqua: tubazione calda 5h: 95 °C

tubazione fredda 5c: 85 °C

I risultati del primo test sono riportati nella Tabella 1.2

Tabella 1.2

Temp. max conduttori 3a, 3b 122,6 °C

Temp. max conduttore secondario 7 117,8 °C

Temperatura max guaina 121,4 °C

Flusso termico nella tubazione calda 4,7 W/m

5h

Flusso termico nella tubazione 6,8 W/m

fredda 5c

Risulta chiaro che il cavo 30 secondo la terza forma di realizzazione della presente invenzione, quando appoggiato a terra in condizioni estreme (massima corrente nei conduttori principali ed elevatissima temperatura esterna) ha un flusso termico positivo, cioà ̈ fa in modo che il fluido nelle tubazioni non perda calore, anzi, lo aumenti. Vantaggiosamente, pur in queste condizioni estreme, nessun componente del cavo raggiunge temperature elevate (rispetto ai materiali utilizzati). La massima temperatura raggiunta dai conduttori principali à ̈ infatti di circa 120 °C. Questo consente di garantire una vita del cavo di 25 anni utilizzando i materiali sopra menzionati. Cambiando materiali si potrà garantire un diverso tempo di vita a questa massima temperatura.

2° test

Le condizioni del secondo test sono riportate nella Tabella 2.1

Tabella 2.1

Posizione del cavo: cavo attaccato al braccio di supporto; posizione verticale “di taglioâ€

Flusso solare: 400 W/m<2>flusso diretto sul lato corto più vicino al conduttore 3b; 70 W/m<2>flusso diffuso sulle facce sup. ed inf.

Corrente elettrica: Massimo valore:

100 A nei conduttori principali 3a e 3b;

10 A nel conduttore secondario 9

Temperatura ambiente: 20 °C

Temperatura dell’acqua: tubazione calda 5h: 95 °C

tubazione fredda 5c: 85 °C

I risultati del secondo test sono riportati nella Tabella 2.2

Tabella 2.2

Temp. max conduttori 3a, 3b 73,5 °C

Temp. max conduttore secondario 7 69,0 °C

Temperatura max guaina 85,0 °C

Flusso termico nella tubazione calda -17,5 W/m

5h

Flusso termico nella tubazione -11,9 W/m

fredda 5c

Risulta chiaro che il cavo 30 secondo la terza forma di realizzazione della presente invenzione, quando disposto in verticale in condizioni reali ha un flusso termico solo leggermente negativo, cioà ̈ fa in modo che il fluido nelle tubazioni perda poco calore.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un cavo composito (10, 20, 30) piatto avente, in sezione trasversale, un lato maggiore (L), e comprendente una guaina esterna (2), due conduttori elettrici principali (3a, 3b) e due condotti (5h, 5c) di circolazione di fluido.
2. 2. Il cavo composito (10, 20, 30) della rivendicazione 1, in cui ciascuno dei conduttori elettrici principali (3a, 3b) à ̈ disposto in prossimità di un estremo (La, Lb) del lato maggiore del cavo composito (10, 20, 30).
3. 3. Il cavo composito (10, 20, 30) della rivendicazione 1 o 2, in cui i due condotti (5h, 5c) di circolazione di un fluido sono disposti ciascuno a fianco di uno dei conduttori elettrici principali (3a, 3b), in posizione interna rispetto al corrispondente estremo (La, Lb) del lato maggiore del cavo composito (10, 20, 30).
4. 4. Il cavo composito (10, 20, 30) della rivendicazione 1, 2 o 3, comprendente anche almeno un conduttore secondario (7, 9).
5. 5. Il cavo composito (10, 20, 30) della rivendicazione 4, in cui detto almeno un conduttore secondario (7, 9) à ̈ disposto in posizione più interna rispetto ai due condotti (5h, 5c) di circolazione di fluido rispetto agli estremi del lato maggiore del cavo composito (10, 20, 30).
6. 6. Il cavo composito (10, 20, 30) di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta guaina esterna (2) Ã ̈ basata su copolimero etilene/vinile acetato reticolato, facoltativamente addizionato con un additivo anti-UV e/o antifiamma.
7. 7. Il cavo composito (10, 20, 30) di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun conduttore elettrico principale (3a, 3b) comprende un nucleo conduttivo formato da una pluralità di conduttori in rame.
8. 8. Il cavo composito (10, 20, 30) della rivendicazione 7, in cui il nucleo conduttivo à ̈ un conduttore in classe 5 secondo la normativa EN 60228 2004-11.
9. 9. Il cavo composito (10, 20, 30) di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun condotto (5h, 5c) comprende un tubo corrugato, preferibilmente in acciaio inossidabile.
10. 10. Il cavo composito (10, 20, 30) della rivendicazione 9, in cui ciascun condotto (5h, 5c) comprende uno strato siliconico in posizione radialmente esterna al tubo corrugato e, facoltativamente una treccia di fili interposta tra tubo corrugato e strato siliconico.
11. 11. Un impianto (100) di cogenerazione solare comprendente almeno una cella (102) atta a produrre corrente elettrica, connessa ad un impianto di distribuzione di energia elettrica e di fluido riscaldato tramite un cavo composito (10, 20, 30) piatto avente, in sezione trasversale, un lato maggiore (L) e comprendente una guaina esterna (2) due conduttori elettrici principali (3a, 3b) e due condotti (5h, 5c) di circolazione di fluido.