Sistema fotovoltaico de peso ligero constituido por módulos fotovoltaicos dispuestos en filas y columnas,

los cuales consisten en un panel fotovoltaico (PVP) y una placa de construcción ligera autoportante (LBP) distanciada de dicho panel, dispuesta sobre un sustrato (SU) y hecha de un material repelente del agua, estando todas las placas de construcción ligera (LBP) unidas una con otra sin dejar huecos dentro de la disposición fotovoltaica por medio de elementos de guía y de unión, así como por un sistema de marco y un sistema tensor de cables, caracterizado porque - en cada panel fotovoltaico (PVP) están colocados en lados opuestos dos perfiles de marco abiertos (RP) en los que encaja por el lado inferior de cada panel fotovoltaico (PVP) un sistema de aprisionamiento (KS) actuante como elemento de unión con un perfil de acoplamiento operativo como elemento de guía, en donde cada sistema de aprisionamiento (KS) encaja al mismo tiempo en cuatro paneles fotovoltaicos (PVP) contiguos alrededor de un punto de cruce común (KP) y une sólidamente estos paneles uno con otro, - una placa modular (MP) formada como sistema fotovoltaico (PVS) por la sólida unión de todos los módulos fotovoltaicos (PVM) por medio de los sistemas de aprisionamiento (KS) está sólidamente unida con el sustrato (SU) en al menos dos sitios mutuamente opuestos por medio del sistema tensor de cables (SSS), - la placa modular (MP) está dispuesta directamente, sin dejar ninguna rendija, sobre el sustrato (SU) y - las placas de construcción ligera (LBP) están realizadas con una estructura permeable al agua

Sistema fotovoltaico de peso ligero en una configuración como placa modular.

La invención se refiere a un sistema fotovoltaico de peso ligero constituido por módulos fotovoltaicos dispuestos en filas y columnas, los cuales consisten en un panel fotovoltaico y una placa de construcción ligera autoportante distanciada de dicho panel, dispuesta sobre un sustrato y constituida por un material repelente del agua, estando todas las placas de construcción ligera unidas una con otra sin dejar huecos dentro de la disposición fotovoltaica por medio de elementos de guía y de unión, así como por un sistema de marco y un sistema tensor de cables.

La fotovoltaica ofrece las más diversas posibilidades de utilización entre los portadores de energía renovables debido a la construcción modular de los sistemas fotovoltaicos a base de módulos fotovoltaicos individuales. La aplicación principal radica hoy en día en el sector de la aplicación a consumidores, es decir que se utilizan sistemas fotovoltaicos para convertir energía solar en energía eléctrica. A este fin, los sistemas fotovoltaicos tienen que instalarse en sustratos accesibles al sol. Se trata aquí en general de superficies abiertas o tejados y fachadas de obras de construcción. Para los módulos fotovoltaico instalados en tejados planos (definición según DIN hasta 5º de inclinación) se dispone, sobre la base de DIN 1055-T4 y DIN EN 1991-1-partes 1-4, de estimaciones de carga con indicación de cargas del viento que pueden aplicarse. En tejados planos las cargas de succión del viento son de importancia decisiva para el dimensionamiento de sistemas fotovoltaicos. Para la República Federal de Alemania se tienen que fijar por cálculo valores de cargas de succión del viento sobre tejados planos en la zona de carga de viento II entre 0,82 kN/m²-1,02 kN/m². Por tanto, se puede establecer para los cálculos un valor de ∼1,00 k/m². Para Europa se puede partir de la consideración de que tiene que incrementarse todavía esta estimación de carga. Los supuestos de carga para Europa corresponden a la zona de carga de viento alemana III.

Las cargas existentes de succión del viento son absorbidas en general por el peso propio del sistema fotovoltaico con una seguridad contra desprendimiento (sistema de fuerza de gravedad). Además, se incluye en el cálculo una seguridad que resulta de las variaciones en las fuerzas de fricción que deben aceptarse entre el sustrato, por ejemplo el forro del tejado y el sistema de fuerza de gravedad. Por consiguiente, se tiene que introducir en el tejado una fuerza de aproximadamente 1,00 kN/m² (República Federal de Alemania, zona de carga de viento II, altura del edificio <20 m) para impedir un desprendimiento del sistema fotovoltaico no asegurado. Esta carga de superficie que se debe aceptar se convierte generalmente en una carga de trayecto y se introduce en la superficie del tejado. En la zona de transmisión de fuerza entre los apoyos del sistema fotovoltaico y el forro del tejado se originan así altas cargas puntuales o altas cargas de trayecto que pueden dañar la lámina del tejado y el aislamiento de éste en medida considerable. En los meses de invierno se incrementa aún esta carga debido a cargas de nieve y de hielo que se produzcan adicionalmente.

Otra problemática resulta de la posición generalmente horizontal del sistema fotovoltaico. Entre el lado inferior del sistema y el sustrato se origina un canal de viento que aporta fuerzas de empuje ascensional adicionales al sistema. Por este motivo, para no incrementar la carga total del sistema fotovoltaico se tiene que construir un deflector de viento alrededor del sistema. Otra problemática resulta de las reservas de carga del sustrato y en general de las construcciones del tejado. Hay que partir de la consideración de que las construcciones de tejado pesadas poseen en general una reserva de carga en su ejecución constructiva. Sin embargo, en las estructuras portantes ligeras de tejado se tiene que partir de la consideración de que éstas apenas incluyen reservas de carga. Se sigue de esto que no se puede utilizar un sistema de fuerza de gravedad en construcciones de tejado ligeras.

La mayoría de los sistemas usuales en el mercado descansan sobre un peso. Usualmente, este peso se introduce a través de grandes superficies de sustentación constituidas por sillares de piedra. Otra posibilidad consiste en construir cubetas de plástico que se llenan después de gravilla para proporcionar peso. Otro sistema construye pies con grandes placas en la superficie de sustentación. Estas superficies se cargan después, como en los demás sistemas, con pesadas placas de piedra, sillares de piedra o gravilla. Una alternativa a esto está constituida por un sistema fotovoltaico de peso ligero como el que se utiliza también en la invención.

Estado de la técnica

Se conocen por el documento DE 101 02 918 A1 unos paneles compuestos fotovoltaicamente efectivos para la obtención de corriente eléctrica solar y calor solar, que están unidos sólidamente uno con otro mediante pegadura entre una placa de soporte y una plancha de vidrio incolora o altamente transparente que protege contra la intemperie. Se conoce por el documento DE 202 15 867 U1 un sistema para fijar módulos fotovoltaicos planos a fundamentos o anclajes puntuales, entre los cuales están tensados cables de alambre para unir varios perfiles de retención. Los perfiles de retención se unen sólidamente con los módulos fotovoltaicos por medio de elementos portantes fijados a los cables de alambre. El documento US 6 148 570 A revela un sistema fotovoltaico ventilado por detrás, en el que los distintos módulos fotovoltaicos están acoplados uno con otro mediante perfiles de retención de forma de I que están sólidamente unidos con el forro del tejado. Unas chapas deflectoras de viento circundantes deberán procurar que el viento no levante el sistema separándolo del forro del tejado.

Asimismo, el documento DE 100 37 757 A1 revela elementos de revestimiento para la cubierta exterior de un tejado o una pared exterior de un edificio, en los que están integrados módulos fotovoltaicos. Los distintos elementos de revestimiento están sólidamente unidos uno con otro por medio de guías de ranura y lengüeta y pasadores. Se conoce por el documento DE 100 50 624 A1 unas placas de construcción ligera a base de una tela textil de dos capas con poliestireno expandido (EPS).

Se conoce por el documento US 5 746 839 A un sistema fotovoltaico de peso ligero en el que cada módulo fotovoltaico consiste en una placa de construcción ligera a base de un material repelente del agua, sobre la cual está dispuesto un panel fotovoltaico por medio de distanciadores. Todas las placas de construcción ligera están dispuestas de un modo definido una con relación a otra, a la manera de una unión de ranura y lengüeta, por medio de un perfilado de borde actuante como elemento de guía. El sistema fotovoltaico completo está rodeado por un sistema de marco cerrado en forma de un deflector de viento. Los distintos módulos fotovoltaicos carecen de marco. El sistema de marco es mantenido en su forma por un sistema tensor de cables, con lo que los distintos módulos fotovoltaicos son también presionados uno contra otro. El sistema tensor de cables consta de varios cables de tracción que se extienden a través de las filas y columnas de los módulos fotovoltaicos y que atacan en lados interiores opuestos del sistema de marco. Entre las placas de construcción ligera y el sustrato, por ejemplo un tejado plano, está prevista una rendija. Ésta sirve para la compensación de presión por encima y por debajo del sistema fotovoltaico de peso ligero. Junto con el sistema de marco circundante como actúa como deflector del viento, el sistema fotovoltaico, a pesar de su ligereza, deberá aguantar las cargas requeridas de succión del viento sin necesidad de más medidas de afianzamiento.

Sin embargo, es evidente que las medidas de construcción citadas no parecen ser suficientes, por lo que en el documento US 2003/0164187 A1, una solicitud temporalmente subsiguiente del mismo solicitante, de la que parte la presente invención como estado de la técnica más próximo, se revela un sistema fotovoltaico semejante de peso ligero, pero en el que las placas de construcción ligera presentan agujeros de paso para una mejor compensación de presión entre el lado superior y el lado inferior de cada módulo fotovoltaico. Sin embargo, estos agujeros debilitan la estabilidad de las placas de construcción ligera frente a la presión. Además, en el espacio intermedio entre el panel fotovoltaico y la...

1. Sistema fotovoltaico de peso ligero constituido por módulos fotovoltaicos dispuestos en filas y columnas, los cuales consisten en un panel fotovoltaico (PVP) y una placa de construcción ligera autoportante (LBP) distanciada de dicho panel, dispuesta sobre un sustrato (SU) y hecha de un material repelente del agua, estando todas las placas de construcción ligera (LBP) unidas una con otra sin dejar huecos dentro de la disposición fotovoltaica por medio de elementos de guía y de unión, así como por un sistema de marco y un sistema tensor de cables, caracterizado porque

- en cada panel fotovoltaico (PVP) están colocados en lados opuestos dos perfiles de marco abiertos (RP) en los que encaja por el lado inferior de cada panel fotovoltaico (PVP) un sistema de aprisionamiento (KS) actuante como elemento de unión con un perfil de acoplamiento operativo como elemento de guía, en donde cada sistema de aprisionamiento (KS) encaja al mismo tiempo en cuatro paneles fotovoltaicos (PVP) contiguos alrededor de un punto de cruce común (KP) y une sólidamente estos paneles uno con otro,

- una placa modular (MP) formada como sistema fotovoltaico (PVS) por la sólida unión de todos los módulos fotovoltaicos (PVM) por medio de los sistemas de aprisionamiento (KS) está sólidamente unida con el sustrato (SU) en al menos dos sitios mutuamente opuestos por medio del sistema tensor de cables (SSS),

- la placa modular (MP) está dispuesta directamente, sin dejar ninguna rendija, sobre el sustrato (SU) y

- las placas de construcción ligera (LBP) están realizadas con una estructura permeable al agua.

2. Sistema fotovoltaico según la reivindicación 1, caracterizado porque la estructura permeable al agua de las placas de construcción ligera (LBP) está formada por una estructura trapecial (TZS) con estrías longitudinales y transversales prevista en el lado de las placas de construcción ligera (LBP) que queda vuelto hacia el sustrato (SU).

3. Sistema fotovoltaico según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las placas de construcción ligera (LBP) están realizadas como placas de espuma dura homologadas para aislamiento perimétrico.

4. Sistema fotovoltaico según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las placas de construcción ligera (LBP) están configuradas como placas de emparedado a base de dos placas de plástico que están unidas una con otra por una celosía espacial, o bien a base de un trenzado de alambre que está cargado con recipientes llenos de aire.

5. Sistema fotovoltaico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los paneles fotovoltaicos (PVP) están dispuestos sobre el sustrato (SU) por fuera de un plano de represado de agua.

6. Sistema fotovoltaico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los paneles fotovoltaicos (PVP) están configurados como laminados (LT) resistentes a la intemperie.

7. Sistema fotovoltaico según la reivindicación 6, caracterizado porque los laminados (LT) son presionados en el lado superior de dichos laminados (LT) hacia dentro de los dos respectivos perfiles de marco (RP) por medio de dos listones de aprisionamiento (KL).

8. Sistema fotovoltaico según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque los laminados (LT) presentan células solares bifaciales (BSZ) y porque en el lado superior de las placas de construcción ligera (LBP) está dispuesto un reflector (RF).

9. Sistema fotovoltaico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los sistemas de aprisionamiento (KS) consisten cada uno de ellos en un bloque de aprisionamiento superior (OKB) y un bloque de aprisionamiento inferior (UKB) que forman juntos lateralmente un trapecio que encaja en guías trapeciales (FN2) de los perfiles de marco (RP), estando configurados los dos bloques de aprisionamiento (OKB, UKB) de manera que pueden acuñarse uno contra otro.

10. Sistema fotovoltaico según la reivindicación 9, caracterizado porque el bloque de aprisionamiento inferior (UKB) presenta un taladro de paso (BO) para recibir un cable (SZS) del sistema tensor de cables (SSS).