EDIFICACION OPTIMIZADA PARA LA GENERACION DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA EN CUBIERTA.

Edificación optimizada para la generación de energía solar fotovoltaica en cubierta.

Es una construcción que permite implementar en su cubierta instalaciones de generación de energía eléctrica mediante captación de radiación lumínica del sol, proporcionando el máximo ratio entre superficie disponible y potencia instalada.Está basada en tres aspectos que definen su diseño:- La cubierta se estructura en un solo plano, inclinado en un eje horizontal (cubierta a un agua). Lo que no significa que tenga que presentar una forma rectangular o regular.- La cubierta está orientada con su parte más próxima al suelo en dirección Sur (minimizando al máximo la desviación de su centro respecto a este punto cardinal).- El cierre superior de la estructura o cubierta es el propio sistema de captación fotovoltaica

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200901077.

Solicitante: HYSOGEO CLEAN ENERGIES SL.

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: PONTEVEDRA.

Inventor/es: SANTALO BARRIOS,JUAN CARLOS.

Fecha de Solicitud: 17 de Abril de 2009.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 26 de Julio de 2011.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • E04B7/02 SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS.E04 EDIFICIOS.E04B ESTRUCTURA GENERAL DE LOS EDIFICIOS; MUROS, p. ej. TABIQUES; TEJADOS; TECHOS; SUELOS; AISLAMIENTO Y OTRAS PROTECCIONES DE LOS EDIFICIOS (estructuras de marcos para vanos de puertas, ventanas o similares E06B 1/00). › E04B 7/00 Tejados; Estructuras de tejados en lo concerniente al aislamiento (estructuras para tejados y para suelos E04B 5/00; techos E04B 9/00; invernaderos A01G 9/14; grandes recipientes con tapas flotantes B65D 88/34; armaduras de tejado, estructuras o viguetas en forma de armaduras E04C 3/02; cubiertas de tejado E04D). › con vertientes planas, p. ej. tejados de dos aguas (E04B 7/12 tiene prioridad).
  • H01L31/048B

Clasificación PCT:

  • E04B7/02 E04B 7/00 […] › con vertientes planas, p. ej. tejados de dos aguas (E04B 7/12 tiene prioridad).
  • E04D13/18 E04 […] › E04D CUBIERTAS DE TEJADO; VENTANAS DE BUHARDILLA; CANALONES; HERRAMIENTAS PARA EL TRABAJO DE CUBIERTAS Y TEJADOS (revestimientos de muros exteriores con yeso u otras materias porosas E04F 13/00). › E04D 13/00 Arreglos o dispositivos particulares en relación con las cubiertas de tejado; Evacuación del agua (tejas de ventilación E04D 1/30; losas de ventilación E04D 3/40; conductos interiores E04F 17/00; elementos de cubierta a este efecto, ver los grupos correspondientes). › Aspectos de la cubierta de tejados relativos a los dispositivos colectores de energía, p. ej. conteniendo paneles solares (estructuras de soporte para módulos fotovoltaicos especialmente adaptados para estructuras de tejado H02S 20/23).
  • E04D3/00 E04D […] › Cubierta de tejado que utiliza placas planas o incurvadas u hojas rígidas (E04D 1/00 tiene prioridad; tejados compuestos E04D 11/02).
  • F24J2/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F24 CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION.F24J PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN OTROS LUGARES (sustancias a este efecto C09K 5/00; motores u otros mecanismos para producir una potencia mecánica a partir del calor, véanse las clases apropiadas, p. ej. F03G para utilización del calor natural). › Utilización del calor solar, p. ej. colectores de calor solar (destilación o evaporación del agua utilizando calor solar C02F 1/14; aspectos de la cubierta del tejado relativos a los dispositivos colectores de energía E04D 13/18; dispositivos que producen una potencia mecánica a partir de energía solar F03G 6/00; dispositivos semiconductores especialmente adaptados para convertir la energía solar en energía eléctrica H01L 31/00; células fotovoltaicas [FV] que incluyen medios directamente asociados con la célula FV para utilizar energía calorífica H01L 31/0525; módulos FV que incluyen medios asociados con el módulo FV para utilizar la energía calorífica H02S 40/44).
  • H01L31/042 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctrica en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 31/00 Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación infrarroja, a la luz, a la radiación electromagnética de ondas más cortas, o a la radiación corpuscular, y adaptados bien para la conversión de la energía de tales radiaciones en energía eléctrica, o bien para el control de la energía eléctrica por dicha radiación; Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Sus detalles (H01L 51/42 tiene prioridad; dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común, diferentes a las combinaciones de componentes sensibles a la radiación con una o varias fuentes de luz eléctrica H01L 27/00). › Módulos fotovoltaicos o conjuntos de células individuales fotovoltaicos (las estructuras de soporte de los módulos fotovoltaicos H02S 20/00).
  • H02N6/00
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Descripción:

Edificación optimizada para la generación de energía solar fotovoltaica en cubierta.

Sector de la técnica

La presente invención se encuadra en el sector técnico de la arquitectura sostenible, más concretamente en el diseño de estructuras para la optimización de sistemas de producción de energía eléctrica por captación de radiación lumínica solar (sistemas fotovoltaicos).

Estado de la técnica

Actualmente se realiza la integración de módulos solares fotovoltaicos en diferentes elementos estructurales ya construidos, o bien no construidos a tal efecto: cubiertas y fachadas de edificaciones, marquesinas de aparcamientos y otros elementos arquitectónicos.

Dadas las limitaciones espaciales para la instalación de sistemas de producción fotovoltaica en las cubiertas de edificaciones, seria deseable poder realizar instalaciones optimizando el aprovechamiento de la superficie de las cubiertas pudiendo instalar así la mayor potencia posible que permita la técnica.

Por ello, la presente patente propone una edificación cuyo objetivo primario es el aprovechamiento de su cubierta para la generación de energía solar fotovoltaica, adaptándose a su configuración los diferentes usos para los que sea dispuesta. Al contrario que las edificaciones que se diseñan en base a criterios funcionales (de su actividad) y estéticos, la eficiencia en la producción eléctrica es el criterio principal a la hora de construir esta estructura, atendiendo a la orientación, la forma y la pendiente de la cubierta.

Descripción detallada de la invención

La Edificación Optimizada para la Generación de Energía Solar Fotovoltaica en Cubierta es una construcción que permite implementar en su cubierta instalaciones de generación de energía eléctrica mediante captación de radiación lumínica del sol, proporcionando el máximo ratio entre superficie disponible y potencia instalada.

Está basada en tres aspectos que definen su diseño:

- La cubierta se estructura en un solo plano, inclinado en un eje horizontal (cubierta a un agua). Lo que no significa que tenga que presentar una forma rectangular o regular.

- La cubierta está orientada con su parte más próxima al suelo en dirección Sur (minimizando al máximo la desviación de su centro respecto a este punto cardinal).

- El cierre superior de la estructura o cubierta es el propio sistema de captación fotovoltaica.

Independientemente de las paredes o cerramientos, la cubierta presenta una inclinación variable en el plano vertical, ascendiendo desde la cara sur de la edificación hasta la pared norte. Esta disposición tiene dos objetivos:

La adecuada orientación de los módulos de captación fotovoltaica que se encuentran integrados en la cubierta, y la autolimpieza de sus superficies cuando llueve.

De este modo también se consigue instalar el mayor número de paneles de forma eficiente en la cubierta.

La inclinación o pendiente de la cubierta depende de la orografía del terreno, de su ubicación geográfica y de la normativa urbanística que rige la zona en la que se ubica la explotación.

Sus usos varían, desde invernaderos para el cultivo de plantas, frutas y hortalizas, hasta criaderos de animales y voladeros de aves, pasando por naves industriales, de almacenaje y logística, o viviendas y edificios públicos. En base a su uso definido, se implementará usando materiales diferentes, tanto en la cubierta como en los paramentos, columnas, y demás elementos estructurales.

La instalación de paneles integrados, se realiza utilizando los propios sistemas de captación fotovoltaicos como elemento cobertor, o cierre superior de la estructura. En este caso, dependiendo de las necesidades de la instalación, esta cubierta fotovoltaica puede o no permitir el paso de luz, instalando sistemas semitransparentes o jugando con zonas transparentes, translúcidas y opacas. Además, para proteger estos sistemas de agentes procedentes del interior (gases, agentes corrosivos, móviles sólidos, etc.) puede llevar una capa interna, o una malla que los proteja de impactos (pabellones deportivos y similares).

Breve descripción de los dibujos

Para mejor comprensión de cuanto queda descrito en la presente memoria, se acompañan unos dibujos, en los que, a título de ejemplo, se representa un caso práctico de realización de la invención.

En dichos dibujos la figura 1 es una vista de alzado lateral en la que se distinguen: La cubierta (1), la fachada lateral o paramento (2), la fachada sur (3), la fachada norte (4), y los puntos cardinales S y N que indican la orientación de la estructura.

La figura 2 es una vista frontal de la edificación en la que se distinguen lo mismos elementos que en la figura 1, y los puntos cardinales E y O que definen la orientación.

La figura 3 es una vista en perspectiva de la edificación, en la que se distingue una representación gráfica de los puntos cardinales, la cubierta (1) con las estructuras o vigas de soporte transversales respecto al eje sur-norte (1a), las vigas paralelas a este eje (1b) y la estructura de enrejillado (1c) que se apoya sobre las anteriores y en la que ensamblarán los sistemas de captación fotovoltaica (1d).

Los paramentos laterales (2), en este caso la fachada oeste, en la que se distinguen los pilares (2a) que soportan el peso de la cubierta (1) y el cerramiento (2b).

La fachada sur (3) en la que al igual que en la anterior se diferencian los pilares (3a) que soportan el peso de la cubierta (1) y el cerramiento (3b).

La figura 4 representa un desglose en capas de la edificación, en la que distinguimos de derecha a izquierda: El "esqueleto" de la estructura formada por los pilares (2a) y (3a) que soportan el peso de las vigas transversales (1a) y longitudinales (1b). La estructura de enrejillado (1c) de la cubierta (1) y los cerramientos de las fachadas sur (3a) y lateral (2a). Y por último el conjunto de módulos fotovoltaicos (1d) que se instalan a modo de cerramiento superior. Además, como en la figura 3, y la figura 5 aparece una representación gráfica de los puntos cardinales que determinan su orientación.

La figura 5 representa una vista en perspectiva de una edificación en la que la cubierta (1) no presenta forma de rectángulo o cuadrado, existiendo por ello varios paramentos orientados al oeste (2) y la fachada sur (3) está dividida en tres módulos.

Descripción de una realización preferida

La edificación a la que nos referimos tiene una cubierta (1) orientada hacia el sur, es decir que es un plano inclinado que rota sobre un eje horizontal y en el cual el punto central de su lado más próximo al suelo, lado sur, está orientado lo más exactamente posible hacia este punto cardinal. En esta cubierta (1) nos encontramos diferentes elementos estructurales:

Las vigas de metal o cualquier material rígido capaz de soportar el peso de la superestructura. Unas se orientan de este a oeste (1a) mientras las otras lo hacen de norte a sur (1b). Estas vigas constituyen la base sólida que transmite las cargas al suelo a través de los pilares (2a) y (3a) y sobre las que se apoya una estructura de enrejillado (tipo muro cortina) (1c) de material más ligero, que por medio de listones que se cruzan perpendicularmente, forma rectángulos iguales. Esta superestructura tiene un perfil, y por tanto peso, mucho menor que las vigas, ya que está diseñado para integrar en cada uno de los espacios rectangulares que forman el enrejillado (1c) un módulo de captación solar fotovoltaica (1d) y no va a soportar más cargas que éstos, los agentes meteorológicos, fauna avícola y el personal de mantenimiento (pasillos de servicio).

Los paramentos laterales (2), (3) y (4), cierran el perímetro vertical de la estructura, y se sirven de los pilares para estructurar un cerramiento (2b), que puede ser de diferentes materiales, según las necesidades asociadas a la actividad a la que se destina la edificación. En este caso podría ser ventanal de cristal o metacrilato transparente, con perfilería de aluminio, tipo muro cortina.

La pendiente de la cubierta viene definida por los requerimientos urbanísticos de la zona de edificación, se tratará siempre de aproximarse a la inclinación óptima de los módulos, respetando la atura máxima permitida del edificio. Para ello también se debe tener en cuenta la pendiente del terreno sobre el que se edifica.


 


Reivindicaciones:

1. Edificación Optimizada para la Generación de Energía Solar Fotovoltaica en Cubierta en la que su fin primordial es el máximo aprovechamiento de la superficie útil de su cubierta (1) para la generación de la mayor cantidad de energía eléctrica posible mediante sistemas de captación de energía solar, adaptándose a esta configuración los diferentes usos que de la edificación se planeen y caracterizada por presentar una cubierta (1) con forma de plano inclinado que rota sobre un eje horizontal lo más perpendicular a la línea sur-norte que se permita, orientándose hacia el sur en su lado más próximo al suelo, La pendiente de esta cubierta que está condicionada por la orografía del terreno y por la normativa urbanística, debe tender a aproximarse en lo posible a la inclinación óptima de los sistemas de captación solar fotovoltaica (1d) que se integran en el cerramiento superior de la cubierta (1c).

2. Edificación Optimizada para la Generación de Energía Solar Fotovoltaica, según reivindicación 1, en la que los materiales para su construcción son definidos por la actividad o uso al que va a ser destinada la edificación.


 

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