SISTEMA DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA CON BASE EN EL TEJADO.

Un sistema de conversión de energía con base en el tejado (10) que comprende:

una estructura de armazón del tejado (14); y, una pluralidad de tejas de conversión de energía solar (100), comprendiendo cada una de las tejas de conversión de energía solar (100) una teja de base (112) que se fija a al menos una porción de la estructura de armazón del tejado (14) y una o más tejas de cubierta fotovoltaica (116) fijadas a una teja de base correspondiente (112), en el que las tejas de base (112) se configuran para acoplarse herméticamente entre sí a lo largo de bordes adyacentes para formar un revestimiento sustancialmente a prueba de agua para la porción de la estructura de tejado (14), cada teja de base tiene una superficie sustancialmente continua (130) en la que se colocan las tejas de cubierta (116), caracterizado por que una pluralidad de postes (122) se extienden a través de la superficie (130) y acoplan las tejas de cubierta (116) a la teja de base (112)

Campo de la Invención

La presente invención se refiere a un sistema de conversión de energía con base en el tejado para un edificio, y en particular a un sistema de conversión de energía renovable o alterna con base en el tejado. 5

Antecedentes de la Invención

Los peligros medioambientales, económicos y culturales potenciales que surgen a partir del uso de combustibles fósiles en dispositivos y sistemas de conversión de energía de potencia tales como motores de vehículos y centrales de energía están bastante documentados. Para reducir o evitar estos peligros, algunos son partidarios del uso aumentado de energía nuclear. Sin embargo, esto crea otros dilemas en relación con el 10 almacenamiento seguro del desperdicio radiactivo. Además, muchas personas y gobiernos están en contra de las centrales de energía nuclear debido al potencial de que sus productos secundarios se usen en la fabricación de armas nucleares.

Se han hecho intentos para desarrollar centrales de energía en base a fuentes de energía alternas limpias y/o sistemas de conversión de energía tales como plantas de energía geotérmicas, parques eólicos y grandes 15 paneles solares. Sin embargo, muchos de estos sistemas están limitados por que son sólo comercialmente viables en algunas ubicaciones geográficas y requieren de una inversión de capital relativamente elevada.

El documento GB 2435483 describe una teja solar para el tejado que se usa predominantemente con propósitos de calentar agua. La teja puede también portar una celda fotovoltaica para generar electricidad. La teja para el tejado tiene generalmente una construcción alargada con una longitud que tiene una anchura múltiple de una 20 teja para el tejado convencional. La teja comprende un miembro de placa de cubierta delantero que forma un armazón para una ventana transparente y una depresión alargada que aloja un intercambiador de calor que tiene conductos a través de los cuales puede fluir el agua. Una desventaja de la teja es que la construcción para instalar la ventana transparente sobre la placa de cubierta es compleja.

En el documento WO 02/101839 una teja fotovoltaica comprende un panel externo y una estructura de 25 soporte. La estructura de soporte está provista de una toma y un miembro de armazón inferior periférico. El panel externo se acopla mediante patas angulares que se reciben en ranuras de bocallaves formadas sobre la estructura de soporte. Es desventajoso que el panel externo tenga que elevarse para ganar acceso a las tomas eléctricas instaladas en la estructura de soporte.

El documento EP 1201842 muestra una teja para el tejado que comprende una base o cuerpo principal 30 fabricado de cemento y formado con un rebaje para asentar un módulo fotovoltaico. El rebaje está provisto de un rebaje adicional para recibir una caja de terminales proporcionada sobre una cara inferior del módulo fotovoltaico. Puesto que el cuerpo principal se fabrica de cemento es costoso proporcionar los rebajes mencionados anteriormente, que tienen que fabricarse de forma muy precisa.

El documento DE 28 18 475 describe tejas solares de calentamiento para calentar agua. Las tejas solares 35 tienen un rebaje para asentar tuberías a través de las cuales pasa agua. Las tejas solares de calentamiento no se diseñan para implementar celdas fotovoltaicas.

Compendio de la Invención

De acuerdo con un aspecto de la presente invención se proporciona un sistema de conversión de energía con base en el tejado de acuerdo con la reivindicación 1. 40

La pluralidad de tejas de conversión de energía solar pueden comprender bien (a) una o más tejas fotovoltaicas que convierten energía solar en energía eléctrica; o, (b) una combinación de al menos una teja fotovoltaica y al menos una teja térmica que convierte energía solar en energía térmica. Las tejas de base pueden configurarse o de lo contrario formarse para proporcionar aislamiento térmico a la estructura de tejado.

La estructura de armazón del tejado puede comprender una estructura de armazón del tejado a dos aguas 45 que tiene al menos dos lados inclinados que convergen uno hacia el otro en una dirección ascendente.

Las tejas de cubierta tanto para las tejas fotovoltaicas como para las tejas térmicas pueden formarse con el fin de tener superficies expuestas respectivas que tienen una apariencia sustancialmente idéntica. De esta forma, visualmente, cuando se fijan las tejas fotovoltaicas y las tejas térmicas a la estructura de armazón del tejado tienen la misma apariencia. 50

El sistema de conversión de energía puede comprender además un sistema hidroeléctrico configurado para convertir la energía cinética de la lluvia que fluye fuera de la porción del tejado en energía eléctrica. Este sistema hidroeléctrico puede comprender un o más canalones y cañerías de flujo descendente; y una o más turbinas de agua

en las que los canalones y las cañerías de flujo descendente se disponen para recoger la lluvia que fluye fuera de la porción de la estructura de armazón del tejado para producir un flujo de agua que accione la o cada turbina de agua. Se prevé que un extremo superior de la una o más cañerías de flujo descendente esté provisto de un depósito para regular el flujo de agua a una turbina asociada. Pueden proporcionarse uno o más canales del tejado que se disponen diagonalmente atravesando el tejado conduciendo hacia los canalones. El sistema hidroeléctrico puede 5 comprender además tanques de almacenamiento para recoger agua de lluvia para usarse en el sistema de conversión de energía global o en el sistema de agua del edificio.

El sistema de conversión de energía puede comprender además un sistema de potencia eólica que tiene una o más turbinas de viento soportadas por la estructura de armazón del tejado que convierte la energía cinética de una masa de aire en movimiento en energía eléctrica. En esta realización, el sistema de energía eólica puede 10 comprender además un carenado o un techo corredizo que recubre la una o más turbinas de viento para crear, junto con la estructura de armazón del tejado, un túnel de viento que dirige el aire en movimiento para que fluya hasta la estructura de armazón del tejado a través de la una o más turbinas de viento. Las turbinas de viento pueden instalarse a lo largo de una cresta de la estructura de armazón del tejado.

El sistema de conversión de energía puede comprender además un sistema de gestión de energía que 15 recibe y gestiona la energía eléctrica de la teja de conversión de energía solar, del sistema hidroeléctrico y del sistema de energía eólica. Además, el sistema de gestión de energía puede comprender una conexión a una red de suministro de electricidad y se configura para gestionar un flujo bidireccional de energía eléctrica entre el sistema de conversión de energía y la red de suministro. Más particularmente, el sistema de gestión de energía puede comprender un aparato de almacenamiento de energía eléctrica, configurándose el sistema de gestión de energía 20 para proporcionar energía eléctrica a la red de suministro cuando el aparato de almacenamiento de electricidad esté en un estado totalmente cargado, y conectar la red de suministro al aparato de almacenamiento de electricidad cuando el aparato de almacenamiento de electricidad tiene un nivel por debajo de un nivel de umbral. El sistema de gestión de energía puede comprender además un aparato para medir, controlar y asegurar la seguridad de los aportes de energía e invertir el suministro de electricidad para proporcionar una corriente alterna del aparato de 25 almacenamiento de electricidad.

Breve Descripción de los Dibujos

Una realización de la presente invención se describirá a continuación a modo de ejemplo sólo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es una vista en sección de un edificio que incorpora un sistema de conversión de energía con 30 base en el tejado de acuerdo con una realización de la presente invención;

La Figura 2 es una vista lateral parcial del edificio representado en la Figura 1;

La Figura 3 es una vista en sección de una teja de base de un conjunto de tejas fotovoltaicas incorporado en el sistema de conversión de energía con base en el tejado mostrado en las Figuras 1 y 2;

La Figura 4 es una vista en elevación superior de la teja de base mostrada en la Figura 3; 35

La Figura 5 es...

1. Un sistema de conversión de energía con base en el tejado (10) que comprende:

una estructura de armazón del tejado (14); y,

una pluralidad de tejas de conversión de energía solar (100), comprendiendo cada una de las tejas de conversión de energía solar (100) una teja de base (112) que se fija a al menos una porción de la estructura de armazón del tejado (14) y una o más tejas de cubierta fotovoltaica (116) fijadas a una teja de base 5 correspondiente (112), en el que las tejas de base (112) se configuran para acoplarse herméticamente entre sí a lo largo de bordes adyacentes para formar un revestimiento sustancialmente a prueba de agua para la porción de la estructura de tejado (14), cada teja de base tiene una superficie sustancialmente continua (130) en la que se colocan las tejas de cubierta (116), caracterizado por que una pluralidad de postes (122) se extienden a través de la superficie (130) y acoplan las tejas de cubierta (116) a la teja de base 10 (112).

2. El sistema de conversión de energía (10) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que un tubo de conexión eléctrica (128) se acopla con una cara inferior (132) de la teja de base (112), en el que los postes (122) se acoplan eléctricamente y mecánicamente en un extremo (126) con el tubo de conexión eléctrica (128).

3. El sistema de conversión de energía (10) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que la pluralidad de 15 tejas de conversión de energía solar (100) comprende además una o más tejas de cubierta térmicas fijadas a una teja de base correspondiente (112) que convierten energía solar en energía térmica.

4. El sistema de conversión de energía (10) de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la estructura de armazón de tejado (14) comprende al menos dos lados inclinados que convergen uno hacia el otro en una dirección ascendente. 20

5. El sistema de conversión de energía (10) de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la pluralidad de tejas de conversión de energía solar (100) comprende al menos una teja de cubierta fotovoltaica (116) y al menos una teja térmica, disponiéndose las tejas de manera que al menos una de las tejas de cubierta fotovoltaica (116) se fija en ubicaciones más altas sobre la porción de la estructura del tejado (14) que la al menos una teja de cubierta térmica.

6. El sistema de conversión de energía (10) de acuerdo con la reivindicación 3, en el que las tejas térmicas 25 tanto para las tejas de cubierta fotovoltaicas como para las tejas de cubierta térmica se forman para tener superficies expuestas respectivas que tienen una apariencia sustancialmente idéntica.

7. El sistema de conversión de energía (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que una pluralidad de tejas de cubierta fotovoltaicas (116) se fija a cada teja de base (112), y el que al menos dos de las tejas de cubierta fotovoltaicas (116) coinciden entre sí. 30

8. El sistema de conversión de energía (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que las tejas de base (112) se forman para proporcionarle aislamiento térmico a la estructura de armazón del tejado.

9. El sistema de conversión de energía (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8 que comprende además un sistema hidroeléctrico (200) configurado para convertir la energía cinética del agua que fluye fuera de la porción del tejado en energía eléctrica. 35

10. El sistema de conversión de energía (10) de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el sistema hidroeléctrico (200) comprende uno o más canalones (220) y cañerías de flujo ascendente (228); y, una o más turbinas de agua (216) en el que los canalones (220) y las cañerías de flujo ascendente (228) se disponen para recoger la lluvia que fluye fuera de la porción de la estructura de armazón del tejado (14) para producir un flujo de agua que acciona la o cada una de las turbinas (216). 40

11. El sistema de conversión de energía (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-10 que comprende además un sistema de conversión de energía eólica (300) que tiene una o más turbinas de viento (312) soportadas sobre la estructura de armazón del tejado (14) convierte la energía cinética de una masa de aire en movimiento en energía eléctrica.

12. El sistema de conversión de energía (10) de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el sistema de 45 conversión de energía eólica (300) comprende además una cubierta (316) que descansa sobre la una o más turbinas de viento (312) para crear, junto con la estructura de armazón del tejado (14), un túnel de viento (328) que dirige el aire en movimiento para que fluya hacia arriba de la estructura de armazón del tejado (14) a través de la una o más turbinas de viento (312).

13. El sistema de conversión de energía (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8 en 50 combinación con la reivindicación 9 ó 10 y la reivindicación 11 ó 11, que comprende además un sistema de gestión de energía (20) que recibe y gestiona la energía eléctrica de la pluralidad de tejas de conversión de energía solar (100), del sistema hidroeléctrico (200) y del sistema de conversión de energía eólica (300).

14. El sistema de conversión de energía (10) de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el sistema de gestión de energía (20) comprende una conexión (30, 32) con una red de suministro de electricidad y se configura para gestionar un flujo bidireccional de energía eléctrica entre el sistema de conversión de energía y la red de suministro.

15. El sistema de conversión de energía de acuerdo con la reivindicación 13 ó 14, en el que el sistema de 5 gestión de energía (20) comprende un aparato de almacenamiento de energía eléctrica, configurándose el sistema de gestión de energía (20) para proporcionar energía eléctrica a la red de suministro cuando el aparato de almacenamiento de electricidad está en un estado totalmente cargado, y conecta la red de suministro al aparato de almacenamiento de electricidad cuando el aparato de almacenamiento de electricidad tiene un nivel de carga por debajo del nivel de umbral. 10