PT682813E - Instalacao de celulas solares - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "INSTALAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES" A invenção refere-se a uma instalação de células solares, em que as células solares se encontram envolvidas por um líquido para condução do calor.

Este tipo de instalação de células solares é conhecido por si. Por exemplo, na GB-A-2 214 710 é referido um colector solar para a transformação simultânea da radiação solar em energia eléctrica e térmica. Na instalação de células solares conhecida através daquela são instaladas células solares viradas para a direcção da radiação e à frente de um absorsor térmico, em que as células solares são percorridas, pelo menos num dos lados, por um líquido de transferência de calor, através do qual se pretende um arrefecimento das células solares.

Além disso, são ainda referidos, no campo da possível utilização de parafina como líquido magnético condutor do calor, o N° 122 (M-076) dos Resumos de Patente do Japão, VOL.3 e a JP-A-54 100 57 (Matsushita Electric IND.CO.).

Como base de uma tal técnica encontra-se a possível utilização efectiva tanto da energia eléctrica, que é produzida pelas células solares, como da energia térmica, que é libertada pela transformação da radiação solar em corrente pelas células solares, e esse é o caso de até 90 % da energia irradiada. A energia térmica libertada pela transformação da energia eléctrica nas superfícies superiores das células solares é reduzida ou efectivamente utilizada a favor da produção da energia eléctrica. Tais instalações de células solares podem ser usadas em casas uni ou plurifamiliares , objectos móveis como sejam barcos e comboios, em objectos municipais, agrícolas e industriais e muitos outros semelhantes. Geralmente em todos os casos em que seja necessária ou possa utilizar-se, tanto energia eléctrica como calor, por exemplo para a preparação de água quente. É conhecida a colocação de células solares sobre um elemento tipo permutador de calc>r que é percorrido por uma corrente de líquido ou de gás e que, através das paredes desse elemento, conduz o calor resultante da produção de energia eléctrica para uma utilização. Através da produção de calor eleva-se o grau de eficácia da transformação da energia solar em energia eléctrica e por conseguinte, pela utilização do meio aquecido de transporte de calor, o grau geral de eficácia da transformação da energia solar. As soluções conjuntas até hoje utilizadas são, de facto, muito vantajosas sob o ponto de vista de determinados casos de utilização, devendo no entanto observar-se que a produção de uma tal tecnologia conjunta é dispendiosa tanto tecnologicamente como economicamente, e devem considerar-se numerosos problemas isolados, particularmente no âmbito dos diferentes quocientes dimensionais, variabilidade temporal curta ou longa de carga das células solares ou dos materiais de revestimento ou dos elementos. Além disso são necessários encapsulamentos dispendiosos das células solares, a fim de permitir uma protecção segura das sensíveis células solares contra as influências externas, como sejam a corrosão, poeiras, granizo, etc.

No seguimento do estado da técnica descrito, constitui um objecto da presente invenção proporcionar uma instalação de células solares, com a qual podem ser tornadas utilizáveis o mais vantajosamente possível, tanto a energia térmica como a eléctrica. retiradas da radiação solar.

Este objecto é atingido segundo e essencialmente de acordo com as características da reivindicação 1, na qual é estabelecido que as células solares podem ser percorridas pelo líquido, nos seus lados anterior e posterior. De acordo com a invenção é dado a conhecer que um líquido transparente às radiações, constituído por parafina, devido às suas condições transitórias de transferência de calor, pode também ser passado sobre o lado anterior das células solares, com o que as vantagens conseguidas através da condução do calor resultante da radiação das células solares que afecta um tanto, embora não essencialmente, a radiação que ainda penetra, depois da passagem do líquido sobre a face anterior das células solares, são mais do que compensatórias. Nesta instalação as células solares podem, uma vez que não estão instaladas no meio de influências exteriores, ser essencialmente “emagrecidas”, isto é, não é feita muita despesa para a sua protecção mecânica. Está previsto, de acordo com a invenção, que as próprias células solares não sejam encapsuladas. De acordo com a invenção está igualmente prevista a instalação das células solares, completas, com os contactos e com o formato com que são construídas. Além disso está previsto que as células solares sejam percorridas pelo líquido segundo a convecção natural. Os percursos da corrente, pela frente e por trás das células solares, são correspondentemente estabelecidos de tal maneira, que disso resulta e se mantém uma nítida convecção natural. Isso é vantajosamente conseguido, por exemplo, quando a profundidade da passagem da corrente, isto é a espessura de uma camada de líquido sobre o lado anterior ou o lado posterior de uma célula solar, é diferente. Recomenda-se que a espessura da camada de líquido sobre o lado anterior das células solares seja prevista relativamente pequena, e sobre o lado posterior relativamente grande. Por exemplo, uma profundidade do percurso da corrente sobre o lado anterior pode atingir 2 a 5 mm, e sobre o lado posterior oposto àquele um valor múltiplo, por exemplo entre o dobro e o quádruplo. Além disso está preferivelmente previsto, que o líquido não seja electricamente condutor. Isso permite, também do ponto de vista das ligações eléctricas, deixar ficar as células solares no estado bruto. Não é necessário um isolamento caro das ligações nem das outras partes das células solares. De acordo com a invenção é utilizado um líquido à base de parafina, conforme é em si conhecido para os acumuladores térmicos latentes. Para a adaptação à função desejada no presente contexto, é desejável que o líquido se mantenha fluido através de um largo espectro de temperaturas, para o que vantajosamente se utiliza uma parafina - C14 . Noutras formas de realização está previsto, que o líquido, o qual corre entre as células solares, corra dentro de um sistema fechado. Vantajosamente o sistema é essencialmente constituído apenas como um percurso de corrente sobre o lado anterior e um percurso de corrente sobre o lado posterior das células solares. Além disso podem, no entanto, estar ainda previstas passagens curtas de ligação, distribuídas em altura entre as células solares. Isso torna-se importante, por exemplo, quando a instalação de células solares é parcialmente danificada. Assim pode constituir-se também uma determinada circulação de corrente numa parte (inferior) da instalação de células solares. O aquecimento do líquido dá-se na lado anterior, enquanto que o percurso da corrente de líquido do lado de trás, em compensação conduz a uma nova troca de calor de um segundo líquido. Um percurso de corrente para o segundo líquido corresponde à formação de uma outra camaqa, constituída por baixo ou ao mesmo nível, na vizinhança do percurso de corrente de líquido situado do lado de trás das células solares. Preferivelmente o percurso de corrente para o segundo líquido alonga-se a todo o comprimento (e correspondentemente também a toda a largura) do percurso da corrente do primeiro líquido, no lado de trás das células solares. Neste contexto é muito particularmente preferido, quando o segundo líquido é um meio de armazenamento latente de um acumulador de calor latente ou se encontra em permuta de calor com um desses acumuladores de calor latentes. Relativamente ao acumulador de calor latente remete-se para um abundante estado da técnica actual. O posicionamento das células solares em relação aos percursos anterior e posterior da corrente do primeiro líquido apresenta outras características vantajosas. Neste contexto é preferido, que as células solares se encontrem colocadas entre ressaltos de afastamento anteriores e posteriores. A construção de cada uma pode, por exemplo, ser conformada de tal maneira, que sobre uma das paredes do compartimento (parede anterior transparente) estejam instalados ressaltos tipo retículo, sobre os quais a células solares podem ser colocadas. Sobre uma outra parede do compartimento (parede posterior) encontram-se da mesma maneira instalados ressaltos. Através da aproximação dos lados com ressaltos dessas duas paredes do compartimento produz-se um compartimento geral constituído por uma primeira parede de compartimento, ressaltos, as células solares intercaladas, mais ressaltos da segunda parede de compartimento e a segunda parede de compartimento. Em correspondência com isso, a primeira parede do compartimento é construída transparente às radiações, a fim de deixar passar a radiação solar na direcção das células solares. Os comprimentos dos ressaltos estão previstos em correspondência com as diversas formas de execução acima referidas, de modo que resulte disso um percurso de corrente, no lado anterior das células solares, que se encontra virado para a radiação solar, que seja menor na sua profundidade (espessura) do que no lado posterior das células solares. Neste contexto pode também revelar-se conveniente, construir uma parede, por exemplo a parede anterior, flexível. Isso pode ser particularmente significativo, quando se desejar controlar a separação da exploração entre energias eléctrica e térmica. Através da modificação da profundidade do percurso da corrente sobre o lado anterior das células solares, modifica-se também a produção relativa de 5 energia eléctrica. Um aumento da espessura desse percurso de corrente conduz a uma diminuição da produção de energia eléctrica, e em contrapartida, uma diminuição da espessura conduz a uma elevação da produção de energia eléctrica. Desde que uma ou ambas as paredes do compartimento sejam construídas flexíveis, a pressão do líquido do sistema pode ser aumentada ou diminuída por meio de uma bomba ou semelhante. Muito embora, conforme anteriormente descrito em pormenor, seja preferível uma circulação natural do primeiro líquido, pode igualmente utilizar-se uma circulação forçada por meio de um bomba ou semelhante, sem ter em consideração o controlo final referido da separação entre produções de energia.

Seguidamente a invenção é descrita com a ajuda dos desenhos anexos, que contudo apenas representam um simples exemplo de forma de execução. Para isso mostram:

Fig.l uma vista em plano de uma parede posterior de compartimento com um ressalto reticulado, parcialmente coberto com células solares;

Fig.2 uma vista em corte de uma instalação de células solares;

Fig.3 uma vista em corte, ampliada, de uma secção da representação de acordo com a Fig.2.

Com referência, primeiramente, à Fig. 2, encontra-se representada uma instalação de células solares que é constituída por células solares 1, que se encontram colocadas entre uma parede anterior de compartimento transparente 2 e uma parede posterior de compartimento 3. Do lado de cima e do lado de baixo, em relação à instalação representada, estão colocadas ligações de fluxo 4 ou 5, as quais permitem uma circulação do líquido à base de parafina que se encontra no compartimento das células solares 1, através de um percurso de corrente situado no lado anterior 6 para um percurso de corrente situado do lado posterior 7. No seu conjunto o sistema dos percursos de corrente 6, 7 que inclui os desvios 4, 5, constitui um sistema fechado de circulação.

Nas células solares 1 trata-se de células solares não revestidas directamente do formato normal das células solares. Uma vez que, além disso, o líquido tem propriedades de isolamento eléctrico, também não são necessários mais meios de isolamento nas ligações eléctricas das células solares. A utilização de um líquido à base de parafina está ligada ainda a uma outra vantagem essencial. Se a temperatura do sistema alguma vez descer tanto que o líquido solidifique, a circulação é interrompida. Por isso o líquido actua, a partir daí , também como isolador do frio, de modo que uma descarga do acumulador ligado após a técnica de aquecimento, é impedida ou fortemente retardada.

No exemplo de forma de realização representado está ainda previsto, no lado posterior ou inferior do percurso de corrente inferior 7, um compartimento de permuta de calor 8, no qual corre um segundo líquido como meio de transporte de calor, preferivelmente em contracorrente relativamente ao primeiro líquido. O líquido que corre no segundo compartimento é conduzido através de um tubo 9, por exemplo para um utilizador ou para um acumulador de calor, particularmente um acumulador de calor latente. O retomo está previsto através do tubo inferior 10. O meio portador de calor do compartimento 8 pode ser, por exemplo, água vulgar. Mais abaixo, sob o compartimento 8 ou, de acordo com a representação da Fig. 2, numa outra camada, está prevista uma barreira contra o calor 13’. A parede anterior do compartimento é transparente, sendo constituída portanto, por exemplo, de vidro ou de plástico transparente.

Uma profundidade (espessura) tl do percurso anterior da corrente 6 é significativamente menor do que a profundidade (espessura) t2 do percurso da corrente posterior 7. Deste modo consegue-se atingir uma circulação natural mais eficaz do primeiro líquido. Através da passagem pelo primeiro percurso de corrente 6 o líquido é exposto à radiação solar e por permuta de calor recebe das células solares 1 calor, de modo que juntamente com isso se dá um acentuado aquecimento do líquido que circula no percurso de corrente 6. A isso está ligada uma dilatação, contra a qual, no circuito de corrente 7, o calor é conduzido e o líquido se concentra. Por meio disso é atingido, no seu conjunto, uma eficaz circulação natural. 7 7

Deve ainda observar-se que as células solares 1 são retidas por meio dos ressaltos 11,' 12, que se projectam da parede posterior do compartimento 3 ou da parede anterior do compartimento 1. Simultaneamente, os ressaltos podem ainda estar ligados uns aos outros através de meios de reticulação.

Isto é ainda descrito em mais pormenor em relação à Fig. 1. Aqui pode reconhecer-se a parede posterior do compartimento 3, sobre a qual os ressaltos 12 se encontram instalados à maneira de reticulas. Na região superior da parede do compartimento 3 \ encontra-se, na representação de acordo com a Fig. 1, já instalada uma fila de células solares 1 sobre os ressaltos 12.

Está também ainda preferivelmente previsto, que sobre os ressaltos 12 seja instalada uma peça de máscara de plástico 13, que apresenta uma pluralidade de aberturas 14 de forma geralmente quadrada.

Conforme se pode ver particularmente a partir da representação em corte perpendicular de acordo com a Fig. 3 , verifica-se em pormenor que, além disso, na peça de plástico 13, está constituído um degrau 15, no qual podem ser instaladas as células solares 1. Elas podem também ser presas aí. Por outro lado é também possível, para retenção das células solares 1 no estado de montadas, alargar a base de um ressalto superior 11.

Na Fig. 1 está também indicado, que numa região, preferencialmente inferior, da instalação de células solares, na peça de plástico 13 , estejam construídas aberturas perfurantes 16, entre duas células solares 1 instaladas. Por este meio é possível, que como ligação curta ou desvio, conforme é indicado pela seta na Fig. 2, se constitua ou se constitua simultaneamente uma circulação limitada através de uma secção determinada. A peça de plástico 13 pode também - o que não está representado em pormenor -apresentar aberturas nos pontos de cruzamento das pontes que constituem as aberturas 14, portanto no estado .de montadas na região dos ressaltos 11 ou 12, através das quais uma haste de ligação entre os ressaltos individuais 11 e 12 pode ser introduzida, a qual,

por exemplo, pode estar ligada fixamente a um dos ressaltos 11 ou 12 e para a qual, / partir daí, está feito no outro ressalto um furo de recepção. Por outro lado a peça de plástico 13 pode também apresentar tais prolongamentos, que são recebidos em furos de recepção correspondentes dos ressaltos 11 ou 12 aquando da montagem.

Lisboa, 3 1 AGO. 2000

Dra. Maria Silvina Fferreira

Agente Ofieiol de Propriedade· índustriol K Castilho, 201-3.° E- 1070-051 LISBOA Tefefs. 213 851339 - 213 854 613

Claims (9)

1. REIVINDICAÇÕES Instalação de células solares, em que as células solares (1) são ligadas entre si por meio de um líquido para condução do calor e podem ser percorridas entre, por trás e pela frente pelo líquido, que, é transparente, caracterizada por as células solares (1) não serem encapsuladas, por o líquido não ser electricamente condutor e por o líquido ser constituído por parafina. Instalação de células solares de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por o líquido percorrer as células solares (1) com base em convecção natural. Instalação de células solares de acordo com uma ou mais das Reivindicações anteriores, caracterizada por uma espessura da camada de líquido sobre um lado anterior exposto à radiação solar das células solares ser fina, atingindo, por exemplo, 2 a 5 mm. Instalação de células solares de acordo com uma ou mais das Reivindicações anteriores, caracterizada por o líquido correr num sistema fechado, que é constituído essencialmente apenas pelos percursos de corrente anterior e posterior às células solares (1). Instalação de células solares de acordo com uma ou mais das Reivindicações anteriores, caracterizada por o líquido que percorre as células solares (1) ser conduzido na permuta de calor para um segundo líquido. Instalação de células solares de acordo com uma ou mais das Reivindicações anteriores, caracterizada por um percurso da corrente do segundo líquido corresponder a uma outra camada situada por baixo relativamente ao percurso de retomo de corrente (7) do primeiro líquido, construído por baixo das células solares (1). 2
2. 7. Instalação de células solares de acordo com uma' ou mais das Reivindicações anteriores, caracterizado por o segundo líquido ser um meio de armazenamento latente de um acumulador de latente ou estar ligado em permuta de calor com um deles.
3. 8. Instalação de acordo com uma ou mais das Reivindicações anteriores, caracterizado por as células solares (1) serem sustentadas por meio de ressaltos de afastamento (11, 12).
4. 9. Instalação de células solares de acordo com uma ou mais das Reivindicações anteriores, caracterizado por os ressaltos de afastamento (11, 12) sustentarem as células solares (1) entre uma primeira parede anterior transparente (2) e uma parede posterior (3), paredes essas (2, 3) que limitam simultaneamente os percursos anterior e posterior (6, 7).
5. 10. Instalação de células solares de acordo com uma ou mais das Reivindicações anteriores, caracterizada por uma parede (2, 3), por exemplo a parede anterior, ser flexível.
6. 11. Instalação de células solares de acordo com uma ou mais das Reivindicações anteriores, caracterizada por a corrente do primeiro líquido, ser, por exemplo, uma corrente forçada, por meio de uma bomba intercalada.
7. 12. Instalação de células solares de acordo com uma ou mais das Reivindicações anteriores, caracterizada por se poder estabelecer uma pressão de líquido do primeiro líquido.
8. 13. Instalação de células solares de acordo com uma ou mais das Reivindicações anteriores, caracterizada por as células solares (1) serem recebidas numa peça de plástico (3) que apresentam aberturas (4). J J
9. 14. Instalação de células solares de acordo com uma ou mais das Reivindicações anteriores, caracterizada por a peça de plástico (13) com as células solares instaladas (1) ser retida entre os ressaltos (11, 12). Lisboa, Dra. Maria Silvina Parreira Agente Oficial de Propriedade industrial a Castilho, 201-3.° E- 1070-051 LISBOA Telefs. 213 851 339 - 213 854 613