ITBO20100334A1 - MODULAR SUPPORT AVAILABLE FOR PHOTOVOLTAIC PANELS - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Dell’invenzione industriale dal titolo: “SUPPORTO MODULARE COMPONIBILE PER PANNELLI FOTOVOLTAICI” Of the industrial invention entitled: "MODULAR MODULAR SUPPORT FOR PHOTOVOLTAIC PANELS"
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DETAILED DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce ad un supporto modulare componibile, specialmente per pannelli fotovoltaici, realizzato con elementi in lamiera tranciata, adatto a sostenere e posizionare specialmente i pannelli fotovoltaici sulle coperture piane di edifici civili e/o industriali. The present invention refers to a modular modular support, especially for photovoltaic panels, made with elements in sheared sheet metal, suitable for supporting and especially positioning the photovoltaic panels on the flat roofs of civil and / or industrial buildings.
Risulta noto dalla fisica come la luce sia composta da corpuscoli di energia detti “fotoni”. It is known from physics that light is composed of particles of energy called "photons".
Quando un fotone colpisce gli atomi di particolari materiali, detti semiconduttori, come ad esempio il Silicio, può cedere ad esso una parte della sua energia. Questa energia può essere utilizzata sotto forma di corrente elettrica. When a photon hits the atoms of particular materials, called semiconductors, such as Silicon, it can give part of its energy to it. This energy can be used in the form of electric current.
Il fenomeno suddetto è utilizzato nei pannelli fotovoltaici, che trasformano pertanto la radiazione luminosa in corrente elettrica. The aforementioned phenomenon is used in photovoltaic panels, which therefore transform the light radiation into electric current.
I pannelli fotovoltaici sono costituiti da un certo numero di celle, costituite essenzialmente da uno strato di silicio amorfo o preferibilmente monocristallino; le celle sono collegate fra loro da conduttori elettrici e vengono inserite in un telaio in alluminio in modo da formare un pannello base avente una ben definita potenza unitaria (potenza di picco = Kp). Photovoltaic panels consist of a certain number of cells, essentially consisting of a layer of amorphous or preferably monocrystalline silicon; the cells are connected to each other by electrical conductors and are inserted in an aluminum frame so as to form a base panel having a well-defined unit power (peak power = Kp).
I pannelli così composti vengono impiegati associandoli fra loro nella quantità voluta per raggiungere la potenza complessiva richiesta dairutilizzatore. The panels thus composed are used by associating them with each other in the desired quantity to reach the overall power required by the user.
Si definisce come rendimento di un pannello fotovoltaico il rapporto fra l’energia prodotta dal pannello e l’energia luminosa che investe la sua intera superficie; si ha pertanto che il rendimento è proporzionale al rapporto fra Watt erogati e superficie occupata dai pannelli. The yield of a photovoltaic panel is defined as the ratio between the energy produced by the panel and the light energy that invests its entire surface; the result is therefore that the efficiency is proportional to the ratio between Watts supplied and the surface occupied by the panels.
Per motivi costruttivi il rendimento dei moduli fotovoltaici e di conseguenza dei pannelli fotovoltaici è in genere inferiore o uguale al rendimento della peggiore cella. For construction reasons, the yield of the photovoltaic modules and consequently of the photovoltaic panels is generally lower than or equal to the yield of the worst cell.
Valori tipici di rendimento per i pannelli in silicio di tipo commerciale sono comunemente pari al 13% nei moduli in silicio policristallino e del 18% nei moduli in silicio monocristallino. Typical yield values for commercial grade silicon panels are commonly 13% in polycrystalline silicon modules and 18% in monocrystalline silicon modules.
Un altro valore da considerare è la cosiddetta efficienza di un pannello, che risulta essere sempre inferiore al suo rendimento. Another value to consider is the so-called efficiency of a panel, which is always lower than its efficiency.
Infatti, a causa del naturale invecchiamento dei materiali, le prestazioni di un pannello fotovoltaico diminuiscono di anno in anno. In fact, due to the natural aging of materials, the performance of a photovoltaic panel decreases from year to year.
É altresì noto che i pannelli fotovoltaici vengono generalmente montati a terra o sui coperti delle costruzioni civili e industriali. It is also known that photovoltaic panels are generally mounted on the ground or on the roofs of civil and industrial buildings.
Quando non siano disponibili superfici inclinate, i pannelli vengono sostenuti per mezzo di supporti a traliccio, per poter disporre di strutture leggere, sia fissi sia mobili. When inclined surfaces are not available, the panels are supported by means of trellis supports, in order to have light structures, both fixed and mobile.
Per motivi di costo i supporti sono prevalentemente fissi e realizzati con profilati metallici assemblati fra loro per mezzo di saldature o bulloni. For cost reasons, the supports are mainly fixed and made with metal profiles assembled together by means of welds or bolts.
Questi supporti inclinati prevedono inoltre che il pannello risulti orientato a sud verso il sole, nella sua posizione più favorevole, con un’inclinazione rispetto al piano orizzontale di circa 30°, essendo considerata quest’inclinazione la più conveniente in Italia per ogni stagione delPanno. Infatti l’angolo di incidenza del sole varia da 16° in inverno a 30° in estate. These inclined supports also provide that the panel is oriented south towards the sun, in its most favorable position, with an inclination with respect to the horizontal plane of about 30 °, this inclination being considered the most convenient in Italy for each season of the year. In fact, the angle of incidence of the sun varies from 16 ° in winter to 30 ° in summer.
La struttura di supporto viene ancorata al terreno oppure alla struttura del coperto per mezzo di staffe fisse che ne garantiscono il posizionamento e la stabilità, impedendo che possano muoversi e/o cadere a causa del vento e altri fenomeni atmosferici. The support structure is anchored to the ground or to the roof structure by means of fixed brackets that guarantee its positioning and stability, preventing them from moving and / or falling due to wind and other atmospheric phenomena.
I principali inconvenienti dei sistemi di supporto attuali possono essere riassunti come segue: The main drawbacks of current support systems can be summarized as follows:
1) peso e complessità dei supporti a traliccio che richiedono tempi di montaggio elevati, sia a terra che sui manti di copertura; 1) weight and complexity of the trellis supports that require long assembly times, both on the ground and on the roofing mantles;
2) necessità di scoprire il manto di protezione per raggiungere le travature sottostanti il manto medesimo che andrà poi ripristinato con cura per evitare infiltrazioni di acqua piovana. 2) need to uncover the protective mantle to reach the beams underlying the mantle itself, which will then be carefully restored to avoid infiltration of rainwater.
In altri casi la struttura di supporto risulta mobile e orientabile, in modo da avere sempre un posizionamento il più corretto possibile rispetto al sole. Queste strutture mobili risultano però molto costose e pesanti. In other cases the support structure is mobile and orientable, so as to always have a positioning as correct as possible with respect to the sun. However, these mobile structures are very expensive and heavy.
Un ulteriore problema presente negli impianti fotovoltaici attualmente impiegati è dovuto al fatto che, per incrementare la potenza di un impianto con determinate caratteristiche di efficienza, l’unica soluzione è quella di aumentare la superficie dei pannelli installati. A further problem present in photovoltaic systems currently used is due to the fact that, to increase the power of a system with certain efficiency characteristics, the only solution is to increase the surface of the installed panels.
Scopo della presente invenzione è la realizzazione di un supporto per pannelli fotovoltaici che, eliminando tutti gli inconvenienti presenti nella tecnica attuale come sopradetto, presenta le seguenti caratteristiche di novità: The purpose of the present invention is to produce a support for photovoltaic panels which, by eliminating all the drawbacks present in the current technique as described above, has the following novel features:
1) struttura modulare realizzata in lamiera zincata a caldo, semplicemente appoggiata alla superficie del coperto, senza ulteriori fissaggi al medesimo; 1) modular structure made of hot-dip galvanized sheet metal, simply resting on the surface of the covered area, without further fixing to the same;
2) elementi costruttivi semplici da realizzare, di basso costo, facili e veloci da assemblare; 2) construction elements that are simple to make, low cost, easy and quick to assemble;
3) bassi costi di produzione e di montaggio in opera; 4) notevole aumento dell’efficienza dei pannelli, conseguente all’effetto riflettente della parete verticale, sopratutto in condizioni di luce diffusa e/o in assenza di irraggiamento diretto. 3) low production and assembly costs; 4) significant increase in the efficiency of the panels, resulting from the reflective effect of the vertical wall, especially in conditions of diffused light and / or in the absence of direct radiation.
Tutti i vantaggi elencati sono ottenuti per mezzo di una struttura di supporto realizzata con pannelli in lamiera zincata a caldo, assemblati fra loro con rivetti o viti autofilettanti. All the listed advantages are obtained by means of a support structure made with hot-dip galvanized sheet panels, assembled together with rivets or self-tapping screws.
La forma finale del supporto presenta una sezione a triangolo rettangolo, in cui il lato maggiore è orizzontale, il lato minore è verticale e l’ipotenusa è inclinata di 20° rispetto al lato di base. Lo sviluppo nello spazio di questa sezione triangolare, risulta essere un prisma la cui estensione sarà data dalle dimensioni finali dei pannelli che deve sostenere. The final shape of the support has a right-angled triangle section, in which the larger side is horizontal, the smaller side is vertical and the hypotenuse is inclined by 20 ° with respect to the base side. The development in space of this triangular section turns out to be a prism whose extension will be given by the final dimensions of the panels it has to support.
In particolare un supporto singolo viene assemblato con i seguenti componenti principali: In particular, a single support is assembled with the following main components:
- due fianchi a forma di triangoli rettangolari, realizzati in lamiera tranciata e piegata sui bordi, al cui centro è ricavato un foro di diametro opportuno il cui scopo viene descritto in seguito; l’angolo al vertice risulta essere di 20°; - two sides in the shape of rectangular triangles, made of sheet metal cut and folded on the edges, at the center of which a hole of suitable diameter is obtained, the purpose of which is described below; the angle at the vertex is 20 °;
- una schiena verticale posteriore rettangolare realizzata con una lamiera piana, tranciata e piegata sui bordi, che presenta un perimetro con i lati minori aventi dimensioni uguali al lato minore dei fianchi e i lati maggiori uguali alla lunghezza dei pannelli fotovoltaici. Questa lamiera può essere dotata o meno di nervature di irrigidimento ed è realizzata con una superficie esterna lappata e lucidata a specchio, in modo da renderla riflettente ai raggi luminosi; - a rectangular rear vertical back made with a flat sheet, cut and folded on the edges, which has a perimeter with the smaller sides having dimensions equal to the shorter side of the sides and the greater sides equal to the length of the photovoltaic panels. This sheet metal may or may not be equipped with stiffening ribs and is made with an external surface lapped and mirror polished, so as to make it reflective to light rays;
- profili in lamiera piegata, con sezioni opportune, che vengono fissati per mezzo di viti e/o rivetti alle estremità del perimetro rettangolare superiore inclinato, per accogliere il pannello fotovoltaico. - profiles in folded sheet metal, with suitable sections, which are fixed by means of screws and / or rivets at the ends of the upper inclined rectangular perimeter, to accommodate the photovoltaic panel.
La funzione principale della lamiera verticale riflettente è di irradiare la luce e convogliarla sul pannello posto posteriormente ad essa, sopratutto in condizione di luce diffusa, come può essere in condizioni di cielo nuvoloso. The main function of the vertical reflecting sheet is to radiate the light and convey it to the panel placed behind it, especially in conditions of diffused light, such as in cloudy sky conditions.
L’elemento base cosi realizzato può essere utilizzato affiancando diversi moduli, tutti uguali fra loro, in modo da ottenere la lunghezza L totale voluta. The basic element thus created can be used by placing several modules side by side, all identical to each other, in order to obtain the desired total length L.
Inoltre i moduli vengono montati su più file parallele, distanziate opportunamente di una misura H, calcolata in modo da avere il migliore effetto riflettente e in modo da coprire l’intera superficie del tetto. In addition, the modules are mounted on several parallel rows, appropriately spaced by a measure H, calculated in order to have the best reflective effect and to cover the entire surface of the roof.
Per poter sfruttare l’effetto riflettente prodotto dalle lamiere verticali, si devono impiegare almeno due file di pannelli posti l’uno di fronte all’altro, in modo che il supporto posto anteriormente possa riflettere, con la sua schiena verticale, i raggi luminosi dirigendoli sul pannello collocato posteriormente. In order to exploit the reflective effect produced by the vertical sheets, at least two rows of panels must be used, placed one in front of the other, so that the support placed at the front can reflect, with its vertical back, the light rays directing them on the rear panel.
In questo modo viene notevolmente aumentata l’efficienza del pannello fotovoltaico a parità di superficie esposta. In this way, the efficiency of the photovoltaic panel is significantly increased for the same exposed surface.
La disposizione per file parallele è resa possibile dall’impiego di opportune guide orizzontali, di lunghezza unitaria maggiore della base del modulo, esse pure realizzate in lamiera tranciata e piegata con sezione a Ω (omega), sulle quali sono fìssati, per mezzo di rivetti o viti autofilettanti, i moduli che compongono una fila. The arrangement in parallel rows is made possible by the use of suitable horizontal guides, of unit length greater than the base of the module, also made of sheared and folded sheet metal with Ω (omega) section, on which they are fixed, by means of rivets or self-tapping screws, the modules that make up a row.
La distanza H fra le file di pannelli è calcolata in modo che un pannello anteriore non faccia ombra al pannello posto dietro. The distance H between the rows of panels is calculated so that a front panel does not overshadow the panel behind it.
Le suddette guide sono semplicemente appoggiate alla superficie del coperto, senza ancoraggi passanti, consentendo comunque un appoggio stabile per l’intera struttura di supporto. The aforementioned guides are simply placed on the surface of the roof, without through anchors, still allowing a stable support for the entire support structure.
Scopi e vantaggi meglio appariranno dalla descrizione che segue e dalle tavole di disegno allegate che illustrano in forma schematica ed esemplificativa una possibile realizzazione pratica del trovato. Objects and advantages will become clearer from the following description and from the attached drawing tables which illustrate in schematic and exemplary form a possible practical embodiment of the invention.
Con riferimento a dette tavole di disegno la Fig. 1 mostra in una vista prospettica esplosa i componenti base del supporto oggetto della presente invenzione; la Fig. 2 mostra una vista prospettica di un modulo assemblato; la Fig. 3 mostra una vista prospettica di più moduli base, assemblati fra loro e disposti su più file parallele, in modo da ricoprire una determinata superficie di coperto. With reference to said drawing tables, Fig. 1 shows in an exploded perspective view the basic components of the support object of the present invention; Fig. 2 shows a perspective view of an assembled module; Fig. 3 shows a perspective view of several base modules, assembled together and arranged on several parallel rows, so as to cover a certain covered surface.
II modulo di base prismatico M è realizzato mediante uno scatolato in lamiera costituito essenzialmente da due fianchi 1 ’ el” aventi sezione a forma di triangolo rettangolo e speculari fra loro e da una lamiera verticale 2 fissata ai due fianchi 1 ’-l” suddetti. The prismatic base module M is made by means of a sheet metal box essentially consisting of two sides 1 'el "having a section in the shape of a right-angled triangle and mirroring each other and by a vertical sheet 2 fixed to the two aforementioned sides 1' -l".
I due fianchi l ’-l” presentano ciascuno un lato maggiore orizzontale 3’-3”, un lato minore verticale 4’-4” e un lato inclinato 5 ’ - 5 ” (ipotenusa); l’angolo al vertice A ottimale risulta sperimentalmente pari a 20°. The two sides l '-l "each have a major horizontal side 3'-3", a minor vertical side 4'-4 "and an inclined side 5' - 5" (hypotenuse); the optimal vertex angle A is experimentally equal to 20 °.
I due fianchi suddetti l ’-l” sono ottenuti da una lamiera zincata per tranciatura; una successiva piegatura viene praticata sui bordi del lato minore e del lato inclinato, in modo da ottenere una battuta laterale 6’- 6”e 7’-7” sui lati rispettivamente 4’-4”, 5’-5”. The two aforementioned sides l '-l "are obtained from a galvanized sheet by blanking; a subsequent folding is made on the edges of the shorter side and the inclined side, in order to obtain a lateral stop 6'-6 "and 7'-7" on the sides 4'-4 ", 5'-5" respectively.
AI centro dei due fianchi triangolari l ’-l ” viene ricavato un foro circolare, rispettivamente F’-F”, la cui funzione è di permettere la circolazione dell’aria all’interno del supporto medesimo, come descritto più oltre. At the center of the two triangular sides l '-l "a circular hole is made, respectively F'-F", whose function is to allow the circulation of air inside the support itself, as described below.
Il supporto M si appoggia su due guide G1-G2, uguali e parallele fra loro e di lunghezza maggiore della sua base corrispondente ai lati 3’-3”. The support M rests on two guides G1-G2, equal and parallel to each other and longer than its base corresponding to sides 3'-3 ".
Dette guide G1-G2 sono ricavate da lamiera tranciata e stampata e presentano una sezione a forma di Ω (omega). Said G1-G2 guides are made from sheared and stamped sheet metal and have a section in the shape of an Ω (omega).
In corrispondenza dei lati minori 4’-4” viene applicata una lamiera 2 di forma rettangolare che definisce il lato verticale del supporto M. A rectangular sheet 2 is applied to the shorter sides 4'-4 "which defines the vertical side of the M support.
La lamiera 2 può essere dotata di una nervatura a rilievo 12 stampata, avente funzione di irrigidimento. La superficie esterna della lamiera 2 è lappata a specchio in modo da risultare particolarmente riflettente ai raggi luminosi. The sheet 2 can be provided with a molded raised rib 12, having a stiffening function. The external surface of the sheet 2 is mirror lapped so as to be particularly reflective to light rays.
In questo modo i raggi di luce diffusa, che colpirebbero solo in parte la superficie del pannello fotovoltaico P, vengono convogliati in una quantità maggiore, aumentando l’efficienza del pannello fotovoltaico stesso. In this way the diffused light rays, which would only partially hit the surface of the photovoltaic panel P, are conveyed in a greater quantity, increasing the efficiency of the photovoltaic panel itself.
Le dimensioni finali del supporto M assemblato corrispondono alle dimensioni del pannello fotovoltaico P che deve essere sostenuto. The final dimensions of the assembled support M correspond to the dimensions of the photovoltaic panel P to be supported.
Infatti la lunghezza del pannello corrisponde alla lunghezza della lamiera verticale 2, mentre la sua profondità corrisponde alla lunghezza del lato inclinato 5’-5” dei fianchi 1 ’-l”. In fact, the length of the panel corresponds to the length of the vertical sheet 2, while its depth corresponds to the length of the inclined side 5'-5 "of the sides 1 '-l".
In corrispondenza dei vertici inferiore e superiore dei fianchi l ’-l”, sono applicate due staffe, rispettivamente 8 e 9, aventi la funzione di arresto e fissaggio del pannello fotovoltaico P. Dette staffe 8 e 9 sono ricavate da segmenti di profilati in lamiera stampata con sezione rispettivamente a Z e a C. In correspondence with the lower and upper vertices of the sides l '-l ", two brackets are applied, respectively 8 and 9, having the function of stopping and fixing the photovoltaic panel P. Said brackets 8 and 9 are obtained from segments of sheet metal profiles printed with Z and C section respectively.
Tutti gli elementi che costituiscono il supporto M sono assemblati fra loro mediante rivetti metallici e/o viti autofilettanti di tipo noto. All the elements that make up the support M are assembled together by means of metal rivets and / or self-tapping screws of a known type.
Gli elementi modulari M così costruiti possono essere montati affiancati in modo da ottenere una lunghezza L complessiva voluta. The modular elements M thus constructed can be mounted side by side in order to obtain a desired overall length L.
Inoltre i pannelli devono essere montati su più file parallele, poste ad una distanza H predeterminata al fine di evitare zone in ombra, sopratutto al tramonto e/o con luce radente, in modo da coprire l’area voluta, ottenendo la potenza elettrica (KV) totale richiesta. Furthermore, the panels must be mounted on several parallel rows, placed at a predetermined distance H in order to avoid shaded areas, especially at sunset and / or with grazing light, in order to cover the desired area, obtaining the electrical power (KV ) total request.
Un’ulteriore caratteristica del supporto M è data dalla capacità di mantenere una circolazione di aria al suo interno, in modo da evitare surriscaldamenti del pannello fotovoltaico P con conseguenti danni e diminuzione della resa e vita utile. A further feature of the support M is given by the ability to maintain a circulation of air inside it, in order to avoid overheating of the photovoltaic panel P with consequent damage and decrease in yield and useful life.
Detta circolazione si stabilisce in conseguenza della presenza di feritoie e fori presenti sul supporto M. This circulation is established as a result of the presence of slits and holes on the support M.
Più in particolare si rileva come l’aria più fresca possa entrare dai fori F’-F” e dalle fessure esistenti fra il coperto e il complesso pannello P e supporto M, uscendo più calda dalla fessura superiore 10, per convezione. More specifically, it is noted that cooler air can enter from holes F'-F "and from the cracks existing between the roof and the complex panel P and support M, coming out hotter from the upper slot 10, by convection.
Dette fessure sono ottenute : inferiormente dal fatto che il supporto M, appoggiandosi sulle guide G1-G2 a forma di Ω (omega), risulta mantenuto a distanza dalla superficie del coperto in corrispondenza del suo perimetro di base, lasciando una zona aperta 11 ; superiormente dal fatto che il pannello P viene mantenuto distante dalla lamiera verticale 2, mediante le staffe 8, lasciando una zona aperta 10. Said slots are obtained: at the bottom by the fact that the support M, resting on the Ω (omega) shaped guides G1-G2, is kept at a distance from the surface of the roof at its base perimeter, leaving an open area 11; at the top by the fact that the panel P is kept away from the vertical sheet 2, by means of the brackets 8, leaving an open area 10.
La presente invenzione illustrata e descritta in forma schematica ed esemplificativa, secondo una sua possibile realizzazione pratica, deve intendersi estesa a tutte quelle varianti accessorie di forma, dimensioni, materiali che, proprio perchè tali, rientrano neH’ambito delle seguenti rivendicazioni. The present invention illustrated and described in schematic and exemplary form, according to a possible practical embodiment thereof, must be understood as extended to all those accessory variants of shape, dimensions, materials which, precisely because such, fall within the scope of the following claims.
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2010
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