ITMI20120487A1 - Assieme fotovoltaico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La soluzione in accordo con una o più forme di realizzazione della presente invenzione si riferisce all’ambito della generazione di energia. In maggiore dettaglio, la soluzione in accordo con una o più forme di realizzazione della presente invenzione riguarda la generazione di energia sfruttando Γ irraggiamento solare.

Attualmente, la generazione di energia utile (ad esempio, energia elettrica) da fonti di energia definite “rinnovabili” (irraggiamento solare, vento, maree, ecc.) sta conoscendo un notevole sviluppo; ciò è dovuto ad un progressivo esaurimento - e ad un corrispondente aumento del costo - di fonti di energia definite “non rinnovabili” (carbone, petrolio, uranio, ecc.). Inoltre, lo sviluppo della generazione di energia da fonti rinnovabili è incentivato anche allo scopo di ridurre l’inquinamento ambientale e remissione di anidride carbonica (causa del cosiddetto “effetto serra”) associata all’ utilizzo delle fonti non rinnovabili.

In particolare, sono in costante sviluppo dispositivi in materiale semiconduttore (ad esempio, silicio, “Si”) adatti alla generazione di energia elettrica dall’ irraggiamento solare (ovverosia, dalle radiazioni elettromagnetiche emesse dal sole), noti come pannelli fotovoltaici. Un tipico pannello fotovoltaico comprende uno o più moduli fotovoltaici, ciascuno formato di una matrice di celle fotovoltaiche. Le celle fotovoltaiche comprendono una superficie attiva che riceve l’irraggiamento solare che è convertita in energia elettrica dalle stesse.

Uno o più pannelli fotovoltaici sono montati su una struttura di supporto e sono connessi ad un circuito invertitore (“inverter”), il quale ha lo scopo di adattare i livelli di tensione e corrente prodotta dai pannelli fotovoltaici ai livelli della rete elettrica e/o di batterie per distribuire o accumulare l’energia prodotta, rispettivamente. Più assiemi comprendenti pannelli fotovoltaici, supporto ed almeno un inverter (connesso ai pannelli fotovoltaici) disposti in un’area circoscritta (ad esempio, un terreno) sono definiti “impianto fotovoltaico”.

La quantità di energia elettrica prodotta da una cella fotovoltaica dipende sostanzialmente da un’efficienza di conversione da energia solare (assorbita dall’ irraggiamento solare) a energia elettrica, la quale risulta generalmente di valore contenuto - valori tipici dell’efficienza di conversione variano tra l’8% ed il 15%. Di conseguenza, al fine ottenere una produzione di quantità considerevoli di energia elettrica - solitamente misurata come potenza elettrica di picco prodotta (ovverosia energia prodotta nel tempo quando Γ irraggiamento solare ha il valore ideale di lKW/m<2>) e misurata in Watt (J/s) - sono necessari impianti fotovoltaici di grande estensione. Ad esempio, valori tipici di superfici necessarie per produrre un KW di energia elettrica sono compresi in un intervallo da 8 m<2>a 20 m<2>, secondo la tecnologia con cui sono realizzate le celle fotovoltaiche. Questo comporta una considerevole occupazione di superficie - suolo altrimenti utilizzabile nel caso di impianti installati a terra - per ottenere impianti fotovoltaici in grado di fornire una grande quantità di potenza elettrica.

Nella tecnica sono stati proposti impianti fotovoltaici dotati di un supporto avente uno sviluppo sostanzialmente verticale (ad esempio, un palo) sulla sommità dei quali sono montati i pannelli fotovoltaici (sostanzialmente paralleli o con un predeterminato angolo rispetto al suolo), in modo da limitare l’occupazione di suolo.

Tuttavia, tale soluzione ha un costi di implementazione e manutenzione elevati (per via della posizione dei pannelli fotovoltaici). Inoltre, è importante osservare che gli impianti fotovoltaici di questo tipo richiedono un fissaggio particolarmente robusto sia al suolo (ad esempio, con fondamenta in cemento armato profonde o di grande estensione) sia tra pannello fotovoltaico e porzione verticale del supporto affinché non siano divelti da venti di forte intensità.

Inoltre, la quantità di energia elettrica prodotta dipende in modo determinante da un buon irraggiamento solare sulla superficie attiva delle celle fotovoltaiche. In generale, un impianto fotovoltaico ha un irraggiamento variabile durante ogni giorno, in quanto il sole segue un percorso nel cielo (moto diurno) che fa variare l’intensità dell’ irraggiamento solare assorbito dai pannelli fotovoltaici secondo l’angolo di incidenza dei raggi solari.

Nella tecnica sono proposti inseguitori solari (“solar tracker”), i quali sono impianti fotovoltaici aventi supporti configurati per orientare i pannelli fotovoltaici in modo da seguire il sole nel suo moto diurno (mantenendo l’intensità dell’ irraggiamento solare pressoché costante). In maggiore dettaglio, tali inseguitori solitamente comprendono attuatoli (ad esempio, motori elettrici) e mezzi articolati (ad esempio, strutture giroscopiche o giunti cardanici) per permettere di orientare i pannelli fotovoltaici secondo due o più gradi di libertà in modo da seguire il percorso del sole nel cielo (moto diurno).

Sfortunatamente, i mezzi articolati e gli attuatori compresi negli inseguitori solari richiedono sistemi di controllo sofisticati ed una costante manutenzione. Pertanto, gli inseguitori solari sono impianti fotovoltaici estremamente costosi sia in termini di costi di produzione ed installazione (per via della complessità della loro struttura di supporto) sia in termini di costi di esercizio (per via della manutenzione e dell’ energia necessaria al movimento dei pannelli fotovoltaici). Questi svantaggi rendono gli inseguitori solari soluzioni poco pratiche e ne hanno fortemente limitato la diffusione.

In termini generali, la soluzione in accordo con una o più forme di realizzazione della presente invenzione si propone di fornire un impianto fotovoltaico orientabile migliorato, che consenta di contenere la superficie occupata.

In particolare, uno o più aspetti di una soluzione in accordo con specifiche forme di realizzazione dell’invenzione sono indicati nelle rivendicazioni indipendenti, con caratteristiche vantaggiose della stessa soluzione che sono indicate nelle rivendicazioni dipendenti, il cui testo è incorporato nella presente alla lettera per riferimento (con qualsiasi caratteristica vantaggiosa fornita con riferimento ad uno specifico aspetto della soluzione in accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione che si applica mutatis mutandis ad ogni altro suo aspetto).

Più specificamente, un aspetto di una soluzione in accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione fornisce un assieme fotovoltaico per generare energia elettrica da un irraggiamento solare assorbito. L’assieme fotovoltaico comprende una pluralità di moduli fotovoltaici per assorbire detto irraggiamento solare e generare detta energia elettrica, ed una struttura di supporto per sostenere la pluralità di moduli fotovoltaici. Detta struttura di supporto è adatta ad essere fissata trasversalmente al suolo. Nella soluzione in accordo con la presente invenzione, l’assieme fotovoltaico comprendere ulteriormente almeno un elemento cardine per montare in modo imperniato almeno un sottoinsieme di moduli fotovoltaici della pluralità di moduli fotovoltaici alla struttura di supporto. Detto almeno un elemento cardine è atto a ruotare detto almeno un sottoinsieme dei moduli fotovoltaici attorno ad un asse di rotazione trasversale rispetto al suolo.

Una soluzione in accordo con una o più forme di realizzazione dell’invenzione, come pure ulteriori caratteristiche ed i relativi vantaggi, sarà meglio compresa dalla lettura della seguente descrizione dettagliata, fornita puramente a titolo indicativo e non limitativo, da leggersi congiuntamente alle figure allegate (in cui elementi corrispondenti sono indicati con riferimenti uguali o simili e la loro spiegazione non è ripetuta per brevità). A tale riguardo, è espressamente inteso che le figure non sono necessariamente in scala (con alcuni particolari che possono essere esagerati e/o semplificati) e che, a meno d’indicazione contraria, esse sono semplicemente utilizzate per illustrare concettualmente le strutture e le procedure descritte. In particolare:

le Figure 1A - 1C sono viste ortogonali frontale, laterale ed in pianta, rispettivamente, di un assieme fotovoltaico in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, in una configurazione ad ingombro minimo;

le Figure 2A - 2C sono viste ortogonali frontale, laterale ed in pianta, rispettivamente, dell’assieme fotovoltaico delle Figure 1A - 1C in una configurazione operativa;

la Figura 3 è una vista isometrica posteriore dell’assieme fotovoltaico delle Figure 2A - 2B;

la Figura 4 illustra concettualmente varie configurazioni di funzionamento dell’assieme fotovoltaico secondo una posizione del sole lungo il moto diurno; e la Figura 5 è una vista isometrica anteriore di un assieme fotovoltaico in accordo con un’ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione.

Con riferimento alle Figure 1A - 1C e 2A - 2C, esse sono viste ortogonali (frontale, laterale ed in pianta, rispettivamente) di un assieme fotovoltaico 100 in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, in una configurazione a ingombro minimo o “chiusa” ed in una configurazione operativa.

L’assieme fotovoltaico 100 ha una struttura che si sviluppa sostanzialmente lungo una direzione verticale rispetto al suolo. L’assieme fotovoltaico 100 comprende una base 105 per un fissaggio al suolo. La base 105 ha una forma poligonale, nell’esempio in esame sostanzialmente ottagonale, ed un’estensione adatta a sostenere saldamente in posizione l’assieme fotovoltaico 100. In aggiunta, la base 105 può prevedere una pluralità di fori passanti (non mostrati nelle figure), ciascuno adatto ad accogliere un elemento di fissaggio (ad esempio, una vite o un perno non mostrato nelle figure) per fissare la base 105 al suolo.

Dalla base 105 sporge un basamento 110, nell’esempio in esame di forma cilindrica, il quale sostiene una struttura di supporto 115 adatta a supportare una pluralità di moduli fotovoltaici, come primi moduli fotovoltaici 120s, secondi moduli fotovoltaici 120w e terzi moduli fotovoltaici 120e. In altre forme di realizzazione (non illustrate) in accordo con la presente invenzione, il basamento può avere altre forme, ad esempio può avere la forma di prisma con base poligonale di qualsiasi tipo.

Nella soluzione in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, la struttura di supporto 115 ha una forma sostanzialmente di prisma a base triangolare (ad esempio, un triangolo equilatero); pertanto, la struttura di supporto 115 comprende una prima faccia 115s, una seconda faccia 115w ed una terza faccia 115e. Vantaggiosamente, sebbene non limitativamente, le facce 115s, 115w e 115e possono essere formate con una larghezza tale da corrispondere ad una larghezza standard con cui sono formati i moduli fotovoltaici 120s, 120w e 120e.

Una pluralità di elementi divisori 125d, 125i, 125u, anch’essi aventi forma di prisma a base triangolare, suddividono la struttura di supporto 115 in una pluralità di porzioni longitudinali di struttura 130. Vantaggiosamente, sebbene non limitativamente, le porzioni di struttura 130 possono essere formate con un’altezza tale da corrispondere ad un’altezza standard con cui sono formati i moduli fotovoltaici 120s, 120w e 120e. In dettaglio, ciascuna porzione di struttura 130 è delimitata da coppie di elementi divisori 125d, 125i o 125u - con elementi divisori 125i intermedi che delimitano porzioni di struttura 130 adiacenti tra loro. Preferibilmente, gli elementi divisori 125d, 125i, 125u, sono formati con una base triangolare di estensione maggiore di una base triangolare della struttura di supporto 115. Inoltre, un elemento divisore 125d inferiore è disposto tra la struttura di supporto 115 ed il basamento 110 per interconnetterli; mentre un elemento divisore 125u superiore è disposto tra la struttura di supporto 115 ed una calotta 135 (fornita su una sommità dell’assieme fotovoltaico 100) per interconnetterle.

In aggiunta, l’assieme fotovoltaico 100 comprende un primo ed un secondo elemento cardine 140w e 140e, rispettivamente. Preferibilmente, sebbene non limitativamente, gli elementi cardine 140w e 140e sono disposti in corrispondenza dello spigolo delimitato dalle facce 115w e 115s e dello spigolo delimitato dalle facce 115e e 115s, rispettivamente. Gli elementi cardine 140w e 140e sono disposti tra l’elemento divisore 125u superiore e l’elemento divisore 125d inferiore e fissati in modo imperniato agli stessi. Inoltre, gli elementi cardine 140w e 140e attraversano gli elementi divisori 125i intermedi grazie ad opportuni fori passanti (non visibili nelle figure) praticati negli stessi. In questo modo, gli elementi cardine 140w e 140e possono ruotare attorno a rispettivi assi verticali yw e yE(perpendicolari al suolo), rispettivamente.

In altre forme di realizzazione (non illustrate) in accordo con la presente invenzione, può essere previsto un primo ed un secondo elemento cardine per ogni porzione di struttura in cui gli elementi divisori suddividono la struttura di supporto.

I moduli fotovoltaici 120s, 120w e 120e sono formati da una pluralità di celle fotovoltaiche 145 in una disposizione a matrice; ciascuna cella fotovoltaica 145 è configurata per assorbire energia dall’ irraggiamento solare cui è esposta e convertirla in energia elettrica.

Nell’esempio in esame, i tre primi moduli fotovoltaici 120s sono montati in corrispondenza della faccia 115s (separati tra loro dagli elementi divisori 120i intermedi). Ciascun primo modulo fotovoltaico 120s è vincolato in modo imperniato ad un rispettivo elemento divisore 125u superiore o 125i intermedio (ad esempio, tramite un opportuno elemento a cerniera, non mostrato nelle figure). Di conseguenza, i moduli fotovoltaici 120s possono ruotare attorno ad un proprio asse orizzontale (corrispondente all’elemento a cerniera che vincola ciascun modulo fotovoltaico 120s al rispettivo elemento divisore 125u e 125i), da una posizione chiusa (mostrata nelle Figure 1A - 1C), nella quale i moduli fotovoltaici 120s sono sostanzialmente a contatto della faccia 115s, ad una posizione aperta (mostrata nelle Figure 2A - 2C), inclinata rispetto alla faccia 115s della struttura di supporto 115 (ad esempio, entro un angolo compreso tra 0° e 90°, in funzione della latitudine cui è collocato l’assieme fotovoltaico 100).

Diversamente, i tre secondi moduli fotovoltaici 120w sono montati in corrispondenza della faccia 115w (separati tra loro dagli elementi divisori 120u e 120i) e sono vincolati in modo imperniato all’elemento cardine 140w.

Analogamente, i tre terzi moduli fotovoltaici 120e sono montati in corrispondenza della faccia 115e (separati tra loro dagli elementi divisori 120u e 120i) e sono vincolati in modo imperniato all’elemento cardine 140e. Di conseguenza, i moduli fotovoltaici 120w e 120e possono ruotare attorno all’asse verticale yw e yE(perpendicolare al suolo), rispettivamente, da una posizione chiusa (mostrata nelle Figure 1A - 1C) nella quale i moduli fotovoltaici 120w e 120e sono sostanzialmente a contatto delle facce 115w e 115e, rispettivamente, verso la faccia 115s della struttura di supporto 115 (ad esempio, con una rotazione entro un angolo < 210°; nelle Figure 2A - 2C i moduli fotovoltaici 120w e 120e sono in una posizione di angolo sostanzialmente compreso tra 115° e 120°).

Considerando ora anche la Figura 3, essa è una vista isometrica posteriore dell’assieme fotovoltaico 100 nella medesima configurazione operativa mostrata nelle Figure 2A - 2C.

In particolare, è possibile apprezzare come i moduli fotovoltaici 120w e 120e siano ruotati attorno ai rispettivi assi verticali yw e yEper mezzo dei rispettivi elementi cardine (di cui il solo elemento cardine 140w è visibile nella Figura 3) in modo da allontanarsi dalle rispettive facce (di cui la sola faccia 115w è visibile nella Figura 3) della struttura di supporto 115, ovverosia in modo da “aprirsi”, “dispiegarsi”. Preferibilmente, per attuare la rotazione degli elementi cardine 140e e 140w 1’ assieme è fornito di un elemento di attuazione (non mostrato nelle figure), come un motore elettrico (sebbene sia possibile utilizzare altre tipologie di attuatoli), il quale può essere compreso all’interno della struttura di supporto 115 e collegato agli elementi cardine 140e e 140w tramite opportuni elementi di trasmissione (non mostrati nelle figure, ad esempio cinghie o coppie di ruote dentate) per impartire una rotazione agli stessi.

Analogamente, anche la rotazione attorno all’asse orizzontale dei primi moduli fotovoltaici 120s può essere attuata tramite un altro elemento attuatore (o più) compreso all’interno della struttura di supporto 115 e collegato agli elementi divisori 120u e 120i (in corrispondenza del vincolo tra elementi divisori 120u e 120i e moduli fotovoltaici 120s) tramite opportuni elementi di trasmissione (ad esempio, uno o più alberi di trasmissione). In alternativa, i primi moduli fotovoltaici 120s possono essere movimentati dal medesimo attuatore utilizzato per la rotazione dei secondi e terzi moduli fotovoltaici 120w e 120e (provvedendo opportuni mezzi di trasmissione del moto).

L’assieme fotovoltaico 100 comprende, inoltre, un sistema di controllo 150 (rappresentato in tratteggio nelle FIGG.1A-1C e 2A-2C) - ad esempio, posizionato aH’intemo del basamento 110 - accoppiato agli attuatori sopra menzionati ed adatto a controllare il funzionamento degli stessi. Preferibilmente, sebbene non limitativamente, il sistema di controllo 150, in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, comprende mezzi elettronici (ad esempio, un microcontrollore) e/o mezzi elettromeccanici (ad esempio, un timer) configurati per attivare gli attuatori che movimentano i moduli fotovoltaici 120s, 120w e 120e in corrispondenza di istanti e per una durata predeterminati (in modo da ottenere una predeterminata apertura dei moduli fotovoltaici 120s, 120w e 120e in accordo con una posizione del sole, come descritto in maggiore dettaglio nel seguito).

In aggiunta, all’interno della struttura di supporto 115 può essere fornito uno o più dispositivi invertitori o inverter (non mostrati nelle figure) per adattare tensioni e correnti elettriche generate dai moduli fotovoltaici a valori adatti alla distribuzione in una rete elettrica (tipicamente passando da corrente continua ad alternata ed adattando i valori) o adatti a caricare batterie (non mostrate nelle figure) cui l’assieme fotovoltaico 100 può essere connesso. In questo modo, i dispositivi invertitori risultano protetti dalla struttura di supporto 115 e, allo stesso modo, cavi elettrici di connessione (non mostrati in figura), per effettuare un collegamento elettrico con la rete elettrica o con le batterie sopra menzionate, possono essere disposti all’interno della struttura di supporto 115 ed anche del basamento 110 per aumentare una sicurezza dell’assieme fotovoltaico 100.

L’assieme fotovoltaico 100 in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, può essere adatto alla disposizione in una rete di distribuzione di energia elettrica della tipologia denominata “rete intelligente” o “smart grid”. In tale caso l’assieme fotovoltaico 100 è fornito di un sistema invertitore e batteria (non mostrato nelle figure) adatto ad immagazzinare energia elettrica (ad esempio, prodotta da un differente assieme fotovoltaico) proveniente dalla rete di distribuzione di energia elettrica cui l’assieme fotovoltaico è connesso, qualora si verifichi una sovrapproduzione di energia elettrica dei generatori connessi alla rete elettrica (ad esempio, nelle ore diurne). Tale energia elettrica immagazzinata è erogata successivamente alla rete di distribuzione di energia elettrica quando l’energia elettrica prodotta si riduce al di sotto di un valore predeterminato (ad esempio, dopo il tramonto del sole quando i moduli fotovoltaici non generano energia elettrica, l’energia elettrica immagazzinata è erogata per fare fronte a richieste di energia elettrica da parte di utenti connessi alla rete di distribuzione di energia elettrica).

Avendo descritto in dettaglio l’assieme fotovoltaico 100 in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, è ora descritto un funzionamento esemplificativo dello stesso.

Con riferimento alla Figura 4, essa illustra concettualmente varie configurazioni operative dell’assieme fotovoltaico in accordo con il moto diurno del sole.

In maggiore dettaglio, l’assieme fotovoltaico 100 è vantaggiosamente installato (ovverosia, fissato al suolo) con la prima faccia 115s rivolta verso sud, la seconda faccia 115w rivolta verso nord-ovest e la terza faccia 115e rivolta verso nord-est. In questo modo, la faccia 115s risulta irraggiata dal sole (rappresentato pittoricamente nella Figura 4 ed indicato con un riferimento 400) sostanzialmente da ogni posizione assunta durante il suo moto diurno (rappresentato concettualmente da un arco di circonferenza tratteggiato nella Figura 4 ed indicato con un riferimento 405). Con moto diurno 405 si intende il moto giornaliero apparente del sole 400 attraverso il cielo (da est verso ovest). Inoltre, per indicare una posizione relativa del sole 400 rispetto alla struttura di supporto 115 si utilizza di seguito l’azimut a. Come è noto, l’azimut a è un angolo diedro orientato rispetto al nord geografico, avente come spigolo la struttura di supporto 115 e per facce il piano meridiano locale ed il piano verticale passante per il sole 400.

Nella soluzione in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, i moduli fotovoltaici 120w e 120e sono ruotati - dagli attuatoli, controllati dal sistema di controllo 150 - attorno ai rispettivi assi verticali yw e yE, per assumere una pluralità di configurazioni operative in modo da essere orientati efficacemente verso il sole 405 durante il suo moto diurno 405.

Inizialmente, il sole 405 sorge sostanzialmente in corrispondenza dell’est geografico. In questa condizione, i secondi moduli fotovoltaici 120w sono ruotati (attorno all’asse verticale yw) verso la faccia 115s della struttura di supporto 115 di un angolo βΑ, mentre i terzi moduli fotovoltaici 120e sono ruotati (attorno all’asse verticale YE) verso la faccia 115s della struttura di supporto 115 di un angolo JA Gli angoli di rotazione PAe YAsono selezionati in modo da orientare i moduli fotovoltaici 120w e 120e sostanzialmente perpendicolari rispetto all’est geografico (azimut a = 90° nord, ad esempio con un angolo PA≡ 210° e YA≡ 30°). Al contrario, i moduli fotovoltaici 120s rimangono in posizione chiusa (a contatto della faccia 115s). L’assieme fotovoltaico 100 assume quindi una prima configurazione operativa indicata con la lettera A nella Figura 4. La prima configurazione operativa A permette ai moduli fotovoltaici 120s, 120w e 120e di assorbire efficacemente Γ irraggiamento solare quando il sole 400 è in posizioni del suo moto diurno 405 sostanzialmente tra azimut a = 90° nord ed azimut 135° nord (sudest geografico), ovverosia durante le ore mattutine del giorno. In particolare, i primi moduli fotovoltaici 120s ricevono principalmente un irraggiamento solare indiretto o “diffuso” grazie al noto effetto di dispersione dell 'irraggiamento solare dovuto alle molecole presenti nell’atmosfera terrestre (e dall 'irraggiamento solare riflesso da eventuali superfici circostanti). Diversamente, i secondi e terzi moduli fotovoltaici 120w e 120e ricevono un irraggiamento sostanzialmente diretto in quanto orientati trasversalmente al sole 400.

Successivamente, quando il sole 400 attraversa posizioni del suo moto diurno 405 sostanzialmente tra azimut a = 135° nord ed azimut a = 225° nord (comprese tra sudest geografico e sudovest geografico), ovverosia durante le ore centrali del giorno, l’assieme fotovoltaico passa ad una seconda configurazione operativa indicata con la lettera M nella Figura 4.

Nella seconda configurazione M, i moduli fotovoltaici 120w sono ruotati ulteriormente verso la faccia 115s fino a definire un angolo βνι con la faccia 115w.

Analogamente, i moduli fotovoltaici 120e sono ruotati ulteriormente verso la faccia 115s fino a definire un angolo YMcon la faccia 115e. In particolare, nella seconda configurazione M risulta che YM≡ βΜ(ad esempio, γνι ≡ βνι ≡ 120°) ed i moduli fotovoltaici 120e e 120w risultano sostanzialmente paralleli alla faccia 115s.

In aggiunta, nella seconda configurazione M i moduli fotovoltaici 120s sono ruotati attorno ai rispettivi assi di rotazione orizzontali in modo da ricevere un irraggiamento solare sostanzialmente perpendicolare (in modo da migliorarne l’assorbimento).

Grazie alla seconda configurazione M è possibile assorbire efficacemente Γ irraggiamento solare delle ore centrali del giorno (azimut 135° < a < 225° nord), ovverosia quando l’intensità di tale irraggiamento solare ha un valore massimo (sostanzialmente pari al valore ideale di lKW/m ). In particolare, tutti i moduli fotovoltaici 120s, 120w e 120e ricevono un irraggiamento sostanzialmente diretto in quanto orientati trasversalmente al sole 400; inoltre, l’orientamento dei moduli fotovoltaici 120s sostanzialmente perpendicolare all’ irraggiamento solare permette di aumentare un’efficienza di assorbimento degli stessi.

Infine, il sole 405 termina il suo moto diurno tramontando in direzione ovest. In questa condizione i moduli fotovoltaici 120w sono ruotati (attorno all’asse verticale yw) indietro verso la faccia 115w della struttura di supporto 115 fino a definire un angolo βχ con la stessa, mentre i moduli fotovoltaici 120e sono ruotati (attorno all’asse verticale ys) ancora ulteriormente verso la faccia 115s della struttura di supporto 115, definendo un angolo γτcon la faccia 115e. Gli angoli di rotazione βτ e γτsono selezionati in modo da orientare i moduli fotovoltaici 120w e 120e sostanzialmente perpendicolari rispetto all’ovest geografico (azimut a = 270° nord, ad esempio con un angolo βχ ≡ 30° e γχ ≡ 210°). Al contrario, i moduli fotovoltaici 120s sono riportati in posizione chiusa (a contatto della faccia 115s).

L’assieme fotovoltaico 100 assume quindi una terza configurazione operativa indicata con la lettera T nella Figura 4. La terza configurazione operativa T permette ai moduli fotovoltaici 120e, 120w e 120s di assorbire efficacemente l’irraggiamento solare quando il sole 405 è in posizioni del suo moto diurno 405 sostanzialmente tra azimut a = 225° nord ed azimut a = 270° nord (ovest geografico), ovverosia durante le ore pomeridiane, fino al tramonto del sole 400. In particolare, i primi moduli fotovoltaici 120s ricevono principalmente un irraggiamento solare indiretto o “diffuso” grazie al noto effetto di dispersione dell’ irraggiamento solare dovuto alle molecole presenti nell’atmosfera terrestre (e dall’ irraggiamento solare riflesso da eventuali superfici circostanti). Diversamente, i secondi e terzi moduli fotovoltaici 120w e 120e ricevono un irraggiamento sostanzialmente diretto in quanto orientati trasversalmente al sole 400.

In altre forme di realizzazione in accordo con la presente invenzione, possono essere definite una pluralità di configurazioni operative aggiuntive e/o alternative intermedie fra le configurazioni A-M e le configurazioni M-T. Ad esempio, è possibile suddividere il moto diurno 405 del sole 400 in sezioni definite da intervalli di azimut a più ridotti, come ad esempio 9 sezioni con intervalli di azimut a = 30° cui corrispondono altrettante configurazioni operative dell’ assieme fotovoltaico 100, ciascuna caratterizzata da predeterminati angoli. In tal caso per ciascuna configurazione operativa saranno definiti rispettivi angoli di rotazione γ e β tra le facce 115w e 115e ed i rispettivi moduli 120w e 120e. Ancora, è possibile fare ruotare i moduli fotovoltaici 120s, 120w e 120e in modo sostanzialmente continuo durante il moto diurno 405 del sole 400 (in modo da seguire puntualmente tale moto diurno 405).

Una volta che il sole 400 ha terminato il proprio moto diurno (ovverosia, è tramontato) i moduli fotovoltaici 120e e 120w sono preferibilmente riportati a contatto delle rispettive facce 115e e 115w nella configurazione ad ingombro minimo raffigurata nelle Figure 1A - 1C.

È importante osservare che F assieme fotovoltaico 100, grazie alla forma di prisma a base triangolare della struttura di supporto 115, è possibile ottenere un irraggiamento solare per tutto il moto diurno 405 del sole 400 a prescindere dal periodo dell’anno (infatti, l’angolo di azimut all’alba ed al tramonto del moto diurno del sole 405 varia durante l’anno solare) anche nella configurazione ad ingombro minimo. Analogamente, l’assieme fotovoltaico 100 è configurato per ottenere un irraggiamento solare sostanziale anche quando disposto a latitudini elevate (ad esempio, latitudine nord o sud > Ι45Ί) ove l’irraggiamento solare ha angoli di incidenza ridotti (in generale, minori o molto minori di 90° rispetto al suolo) ed il moto diurno può coprire un angolo maggiore di 180° nella stagione estiva.

In forme di realizzazione alternative (non illustrate) in accordo con la presente invenzione, è possibile fornire l’assieme fotovoltaico di un sensore di velocità del vento (ad esempio, un anemometro posizionato in corrispondenza della calotta) in modo rilevare una velocità del vento limite per cui l’assieme è riportato nella configurazione ad ingombro minimo, per evitare che le sollecitazioni meccaniche sui moduli fotovoltaici (dovute all’attrito tra gli stessi ed il vento) provochino danni e/o malfunzionamenti degli elementi cardine e/o degli attuatori. Si osservi che, anche nella configurazione ad ingombro minimo, i moduli fotovoltaici sono comunque in grado di ricevere irraggiamento solare (principalmente diffuso) e generare energia elettrica di conseguenza.

Passando ora alla Figura 5, essa è una vista isometrica anteriore di un’ulteriore assieme fotovoltaico 500 in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione.

In maggiore dettaglio, l’assieme fotovoltaico 500 si differenzia dalla forma di realizzazione precedentemente descritta nell’essere fornito di una struttura 515 avente un’estensione maggiore. La struttura 515 è suddivisa sei porzioni di struttura 530 da corrispondenti elementi divisori 525d, 525i, 525u, anch’essi aventi forma di prisma a base triangolare. Ciascuna porzione di struttura 530 è delimitata da due elementi divisori 525d, 525i, 525u - con elementi divisori 525i intermedi che delimitano porzioni di struttura 530 adiacenti tra loro. Tale assieme fotovoltaico 500 permette di generare una maggiore quantità di energia elettrica a parità di suolo occupato rispetto al caso precedentemente descritto (grazie al maggiore numero di moduli fotovoltaici).

In generale, è possibile formare una struttura di supporto con un’estensione massima tale da essere supportata correttamente dalla base e dal basamento sottostante (ovverosia, senza che questi si deformino per via del peso della struttura di supporto e dei moduli fotovoltaici).

L’assieme fotovoltaico in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione consente una produzione di energia elettrica sostanzialmente costante durante il moto diurno del sole, grazie alle diverse configurazioni operative assunte dall’assieme fotovoltaico durante il moto diurno. In particolare, la rotazione imperniata attorno agli assi verticali (ovverosia, perpendicolari al suolo) dei moduli fotovoltaici consente di ottenere un “inseguimento” del sole, durante il suo moto diurno, in modo semplice ed economico rispetto alle soluzioni note.

Naturalmente, al fine di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, un tecnico del ramo potrà apportare alla soluzione sopra descritta numerose modifiche e varianti logiche e/o fisiche. Più specificamente, sebbene tale soluzione sia stata descritta con un certo livello di dettaglio con riferimento ad una o più sue forme di realizzazione, è chiaro che varie omissioni, sostituzioni e cambiamenti nella forma e nei dettagli così come altre forme di realizzazione sono possibili. In particolare, diverse forme di realizzazione dell’ invenzione possono essere messe in pratica anche senza gli specifici dettagli esposti nella precedente descrizione per fornire una loro più completa comprensione; al contrario, caratteristiche ben note possono essere state omesse o semplificate al fine di non oscurare la descrizione con particolari non necessari. Inoltre, è espressamente inteso che specifici elementi e/o passi di metodo descritti in relazione ad ogni forma di realizzazione della soluzione esposta possono essere incorporati in qualsiasi altra forma di realizzazione come una normale scelta di disegno.

Ad esempio, in forme di realizzazione alternative della presente invenzione è possibile fornire una struttura di supporto di tipo a traliccio.

In aggiunta, Γ assieme fotovoltaico in accordo con una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione può comprendere anche una porzione di fondamento, la quale sporge dalla base ed è inserita nel suolo per fornire una migliorata stabilità all’ assieme fotovoltaico.

In ulteriori forme di realizzazioni in accordo con la presente invenzione, la struttura di supporto può comprendere una porzione interna cava per fungere da alloggiamento ad un basamento alternativo, quest’ultimo ha un’estensione corrispondente all’estensione della porzione interna cava.

Altre forme di realizzazione alternative, in accordo con la presente invenzione, prevedono che i secondi e terzi moduli fotovoltaici siano montati imperniati ciascuno su un corrispondente telaio di supporto. In questo modo anch’essi (oltre ai primi moduli fotovoltaici) possono essere ruotati attorno ad un asse parallelo al suolo - al fine di avere un’inclinazione sostanzialmente perpendicolare all’ irraggiamento solare. In tali forme di realizzazione alternative sono i telai di supporto ad essere montati imperniati agli elementi cardine per ruotare attorno al corrispondente asse trasversale al suolo.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un assieme fotovoltaico (100; 500) per generare energia elettrica da un irraggiamento solare assorbito, l’assieme fotovoltaico comprendendo: una pluralità di moduli fotovoltaici (120s, 120w, 120e) per assorbire detto irraggiamento solare e generare detta energia elettrica, ed una struttura di supporto (115; 515) per sostenere la pluralità di moduli fotovoltaici, detta struttura di supporto essendo adatta ad essere fissata trasversalmente al suolo, caratterizzato dal fatto di comprendere ulteriormente almeno un elemento cardine (140w, 140e) per montare in modo imperniato almeno un sottoinsieme di moduli fotovoltaici (120w, 120e) della pluralità di moduli fotovoltaici alla struttura di supporto, detto almeno un elemento cardine essendo atto a ruotare detto almeno un sottoinsieme dei moduli fotovoltaici attorno ad un asse di rotazione (yw, yr) trasversale rispetto al suolo. 2. l’assieme fotovoltaico in accordo con la rivendicazione 1, in cui Γ almeno un modulo fotovoltaico è configurato per essere ruotato attorno all’asse di rotazione trasversale rispetto al suolo di un angolo di rotazione ΦΑ,ΥΑ, βνι,γνι , βτ,γτ) in base ad una posizione (a) del sole (400) durante un proprio moto diurno (405). 3. L’assieme fotovoltaico in accordo con la rivendicazione 1 o 2, in cui la struttura di supporto ha una forma di prisma a base triangolare. 4. L’assieme fotovoltaico in accordo con la rivendicazione 3, in cui la pluralità di moduli fotovoltaici comprende un primo sottoinsieme di moduli fotovoltaici (120s) montati in corrispondenza di una prima faccia (115s) della struttura di supporto, un secondo sottoinsieme di moduli fotovoltaici (120w) montati in corrispondenza di una seconda faccia (115w) della struttura di supporto ed un terzo sottoinsieme di moduli fotovoltaici (120e) montati in corrispondenza di una terza faccia (115e) della struttura di supporto. 5. L’assieme fotovoltaico in accordo con la rivendicazione 4, in cui Γ almeno un sottoinsieme di moduli fotovoltaici comprende il secondo ed il terzo sottoinsieme di moduli fotovoltaici. 6. L’assieme fotovoltaico in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la struttura di supporto ulteriormente comprende elementi divisori (125u, 125i, 125d; 525u, 525i, 525d) i quali dividono la struttura di supporto in porzioni longitudinali di struttura (130; 530). 7. L’assieme fotovoltaico in accordo con la rivendicazione 6, in cui ciascun modulo (120s) del primo sottoinsieme dei moduli fotovoltaici (120s) è montato imperniato ad un rispettivo elemento divisore (125u, 125i; 525u, 525i) in modo da ruotare attorno a rispettivi assi di rotazione paralleli al suolo. 8. L’assieme fotovoltaico in accordo con la rivendicazione 7, in cui ciascun modulo fotovoltaico del primo sottoinsieme dei moduli fotovoltaici è configurato per essere ruotato attorno al rispettivo asse di rotazione quando il sole (400) durante il proprio moto diurno (405) occupa un insieme di posizioni predeterminate. 9. L’assieme fotovoltaico in accordo con la rivendicazione 7, ulteriormente comprendente un elemento di base (105) atto ad essere fissato al suolo ed un basamento (110) disposto tra l’elemento di base e la struttura di supporto atto a sostenere la struttura di supporto. 10. L’assieme fotovoltaico in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti quando dipendente direttamente o indirettamente dalla rivendicazione 2, ulteriormente comprendente un sistema di controllo (150) adatto a controllare l’angolo di rotazione di ciascun modulo fotovoltaico attorno al rispettivo asse di rotazione.