Aparato para la captación de energía solar.

Un aparato de captación de energía solar (10) que comprende una estructura de soporte rígida (14) que incluyecomponentes de soporte rígidos (16) fabricados de material térmicamente conductor conectados de forma que sepueden separar uno del otro y que llevan operativamente receptáculos (44) que reciben canalizaciones proyectadashacia abajo,

células fotovoltaicas (42) o captadores de energía solar montados sobre los componentes de la estructurade apoyo en una relación de transmisión de calor con los componentes, canalizaciones térmicamente conductoras (48)que están conectadas a los componentes de la estructura de soporte con una relación de transmisión de calor con loscomponentes y que están dispuestas para transportar agua para extraer calor de las células fotovoltaicas o captadoresde energía solar por medio de los componentes y canalizaciones, masa de aislamiento térmico (150) situada debajo delos huecos (38,40) de los componentes cuyas células fotovoltaicas (42) o captadores de energía solar están alojadaspara reducir las pérdidas por el calor generado por las células fotovoltaicas o captadores de energía solar, y por lomenos una cubierta (92) extraíble transmisora de luz, espaciada por encima y que se extiende sobre las células ocaptadores de energía solar caracterizado por que:

la estructura de soporte rígida está configurada para conectarse a una estructura de soporte de un tejado (12) tal ycomo el aparato (10) forma parte de una estructura de revestimiento de un tejado;

El aparato incluye pinzas de canalizaciones térmicamente conductoras (50) que están pinzadas en losreceptáculos (44) para anclar las canalizaciones (48) en los receptáculos, y

cada receptáculo y pinza asociada, en combinación, definen la cavidad de la canalización receptora que escomplementaria en forma a la superficie exterior de una canalización.

Aparato para la captación de energía solar

Antecedentes de la invención Esta invención se refiere a un aparato para la captación de energía solar.

Las células fotovoltaicas (PV) generalmente se utilizan para convertir la energía solar en electricidad. Sin embargo, es algo bien sabido que este tipo de células es relativamente ineficiente de forma que en un caso típico, un panel fotovoltaico puede convertir solamente aproximadamente un 15% de la energía solar incidente en electricidad, dejando que el resto se disipe como calor. Es además bien sabido que la eficiencia de las células fotovoltaicas disminuye con el aumento de la temperatura. Se ha dicho, por ejemplo que para cada grado Celsius que aumente la temperatura, la potencia eléctrica disminuye un 0, 5%.

Por esas razones, muchas investigaciones fueron dirigidas a la disipación de calor generada por las células fotovoltaicas. En la actualidad, las investigaciones están dirigidas principalmente a mejorar la extracción de calor de las células fotovoltaicas usando convección natural. En estas soluciones, se crean huecos de aire debajo y posiblemente alrededor del módulo fotovoltaico de forma que la convección natural de aire a través de los huecos elimina el calor generado por las células. Uno de los problemas más evidentes y reconocidos con dichas distribuciones es sin embargo el hecho de que el aire se caliente al pasar por el hueco de forma que el aire que inicialmente entra en el hueco es más frío que el aire que sale del hueco. Esto a su vez significa que se extrae menos calor de las células más elevadas las cuales, por lo tanto, funcionan a una eficiencia de generación más baja.

Otro problema con las configuraciones de células fotovoltaicas conocidas es el hecho de que las células son extremadamente finas y quebradizas. Cuando se ensamblan células en grandes módulos o paneles, como es lo habitual, la rotura de una célula o una pequeña región del módulo o panel generalmente dejará inoperativo el módulo o panel. En estas situaciones generalmente es necesario sustituir todo el módulo o panel, normalmente a un coste importante.

La desventaja de las configuraciones conocidas de módulos y paneles fotovoltaicos arriba mencionada es especialmente seria en los casos donde los módulos o paneles se montan sobre un tejado. En estas situaciones, los módulos y paneles son muy propensos a la rotura como resultado de fuertes impactos de, por ejemplo, granizo o actos vandálicos donde los vándalos lanzan objetos duros, como piedras o ladrillos, a las unidades instaladas en el tejado, o como consecuencia de trabajadores u otras personas que caminen o se caigan sobre los módulos o paneles.

La especificación del documento US2008/011289 A1 describe un aparato para la captación de energía solar que puede ser instalado como una unidad separada en un tejado existente u otra estructura. El aparato incluye componentes de soporte rígidos de material térmicamente conductor que puede estar conectado unos con otros. Las células solares son instaladas a los componentes de soporte en una relación de transmisión térmica con los componentes de soporte. Los conductos térmicamente conductores están conectados a los componentes y transportan agua para extraer el calor de las células. El documento US 2008/011289 describe un aparato para la captación de energía solar como se define en el preámbulo de la reivindicación independiente 1.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de captación de energía solar basado en células fotovoltaicas o captadores de energía solar, con características mejoradas de extracción de calor. Otro objeto de la invención es proporcionar un aparato de captación de energía solar cuyas células fotovoltaicas o captadores de energía solar estén sujetas con suficiente rigidez para evitar o al menos reducir la posibilidad de la rotura de células pero en el que es posible reemplazar parcialmente el panel solar con comodidad, en caso de rotura.

Sumario de la invención Los objetivos anteriores se cumplen mediante un aparato de captación de energía solar según se establece en la reivindicación 1 y las características preferidas que se establecen en las reivindicaciones dependientes.

El objetivo de extracción de calor de las células fotovoltaicas o captadores de energía solar se consigue mediante los conductos de distribución de agua. Se entenderá que el agua que se transporta en los conductos y se calienta térmicamente por las células fotovoltaicas o captadores de energía solar, puede utilizarse en otras aplicaciones que requieran agua caliente. Son ejemplos de este tipo de aplicaciones géiseres y piscinas donde se desee una temperatura elevada del agua.

Preferentemente la estructura de soporte rígida comprende una pluralidad de componentes alargados, rígidos y extruidos del material térmicamente conductor que están conectados de forma liberable unos a otros, cada componente se define al menos por un hueco alargado en el que una fila alargada de células fotovoltaicas o 65 captadores de energía solar están fijos en relación con el material del componente que transmite calor. La interconexión de componentes que se pueden separar de forma cómoda se consigue mediante pinzas componentes que se pueden separar.

Típicamente, los componentes extruidos de la estructura rígida incluyen formaciones integrales, transversales a lo largo de los bordes de los componentes, las formaciones de los componentes adyacentes se extienden al lado unos de 5 otros y el sistema que incluye pinzas componentes que se acoplan a las formaciones de forma que se pueden separar para conectar los componentes unos a otros.

En una disposición preferida, cada cubierta tiene los bordes laterales que están conectados de forma que se pueden separar a las primeras formaciones por las pinzas componentes. Puede haber juntas entre los bordes laterales de la cubierta y las formaciones transversales y entre los bordes laterales de la cubierta y las pinzas componentes.

Típicamente, los componentes de la estructura de soporte rígida también incluyen además formaciones integrales, transversalmente proyectadas que se extienden longitudinalmente y que se definen por rieles y la cubierta incluye nervios transversales integrales que se acoplan de forma deslizante en los rieles.

Los componentes de la estructura de soporte rígida pueden también incluir receptáculos integrales, transversalmente orientados en los cuales se acoplan las canalizaciones, el sistema incluye pinzas de canalizaciones térmicamente conductoras que son pinzadas en un receptáculo para anclar las canalizaciones en los receptáculos. Preferentemente cada receptáculo y pinza asociada, en combinación, definen una cavidad que se complementa en forma a la superficie exterior de una canalización. Normalmente la canalización tiene una superficie exterior cilíndrica redonda y el receptáculo y pinza asociada en combinación, definen una cavidad con una superficie interna que es cilíndrica redonda complementaria en la sección transversal. Para mejorar la transmisión térmica puede haber un elastómero térmicamente conductor entre la superficie exterior de la canalización y la superficie interior de la cavidad.

El objetivo de soportar las células fotovoltaicas o captadores de energía solar con suficiente rigidez es evitar o al menos reducir la posibilidad de rotura de células o captadores pero permitiendo sustituciones parciales que se consiguen por la rigidez de los componentes extruidos, cada uno sosteniendo algunas de las células, y el hecho de que los componentes estén conectados unos a otros de forma que se pueden separar. Por consiguiente, si una o solamente unas pocas células o captadores se dañan o se rompen es posible extraer y sustituir solamente el/los componente/s afectado/s. La rigidez de los componentes extruidos se atribuye en general a las distintas formaciones transversales que proporcionan componentes con una mayor resistencia a la flexión.

En las realizaciones preferidas que usan células fotovoltaicas, cada hueco tiene una anchura correspondiente a la de una sola célula fotovoltaica, es decir en cada hueco se aloja una única fila de células fotovoltaicas. La transmisión térmica mejora proporcionando, en cada hueco, un elastómero térmicamente conductor entre las bases de las células fotovoltaicas y la base del hueco.

El aparato puede incluir conectores que están conectados a las vigas del tejado de la estructura de apoyo y están conectados de forma que se pueden separar de las formaciones transversales. Convenientemente los conectores están conectados de forma que se pueden separar a las primeras formaciones por la acción de las pinzas componentes.

1. Un aparato de captación de energía solar (10) que comprende una estructura de soporte rígida (14) que incluye componentes de soporte rígidos (16) fabricados de material térmicamente conductor conectados de forma que se 5 pueden separar uno del otro y que llevan operativamente receptáculos (44) que reciben canalizaciones proyectadas hacia abajo, células fotovoltaicas (42) o captadores de energía solar montados sobre los componentes de la estructura de apoyo en una relación de transmisión de calor con los componentes, canalizaciones térmicamente conductoras (48) que están conectadas a los componentes de la estructura de soporte con una relación de transmisión de calor con los componentes y que están dispuestas para transportar agua para extraer calor de las células fotovoltaicas o captadores de energía solar por medio de los componentes y canalizaciones, masa de aislamiento térmico (150) situada debajo de los huecos (38, 40) de los componentes cuyas células fotovoltaicas (42) o captadores de energía solar están alojadas para reducir las pérdidas por el calor generado por las células fotovoltaicas o captadores de energía solar, y por lo menos una cubierta (92) extraíble transmisora de luz, espaciada por encima y que se extiende sobre las células o captadores de energía solar caracterizado por que:

la estructura de soporte rígida está configurada para conectarse a una estructura de soporte de un tejado (12) tal y como el aparato (10) forma parte de una estructura de revestimiento de un tejado; El aparato incluye pinzas de canalizaciones térmicamente conductoras (50) que están pinzadas en los receptáculos (44) para anclar las canalizaciones (48) en los receptáculos, y

cada receptáculo y pinza asociada, en combinación, definen la cavidad de la canalización receptora que es complementaria en forma a la superficie exterior de una canalización.

2. Aparato de captación de energía solar de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la estructura de soporte rígida (14) comprende una pluralidad de componentes extruidos alargados (16) de material térmicamente conductor que están conectados de forma que se pueden separar unos de otros, definiendo cada componente por lo menos un hueco alargado (38, 40) donde una fila de células (42) o captadores de energía solar está o están fijos en relación con el componente de transmisión de calor.

3. Aparato de captación de energía solar de acuerdo con la reivindicación 2 en el que el aparato incluye pinzas componentes que se pueden separar (76) para conectar los componentes (16) de la estructura de soporte rígida (14) entre sí.

4. Aparato de captación de energía solar de acuerdo con la reivindicación 3 en el que los componentes (16) de la estructura de soporte rígida (14) incluyen formaciones transversales integrales (20, 22) a lo largo de la longitud de los bordes de los componentes, las formaciones de los componentes adyacentes se sitúan junto una de otra con las pinzas componentes (76) que sirven para conectar las formaciones de forma que se pueden separar la una de la otra.

5. Aparato de captación de energía solar de acuerdo con la reivindicación 4 en el que cada cubierta (92) tiene bordes laterales (96) que están conectados de forma que se pueden separar a las formaciones transversales (20, 22) por 40 medio de pinzas componentes (76) .

6. Aparato de captación de energía solar de acuerdo con la reivindicación 5 y que comprende juntas (106, 100) entre los bordes laterales (96) de cada cubierta (92) y las formaciones transversales (20, 22) y entre los bordes laterales de cada cubierta y las pinzas componentes (76) .

7. Aparato de captación de energía solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6 en el que los componentes (16) de la estructura de soporte rígida (14) incluyen formaciones adicionales integrales proyectadas transversalmente (36) que se extienden longitudinalmente y definen rieles y cada cubierta (92) incluye nervios transversales integrales (94) que se reciben de manera deslizante en los rieles.

8. Aparato de captación de energía solar de acuerdo con la reivindicación 7 en el que las formaciones (36) que definen los rieles se proyectan hacia arriba con relación a la estructura de soporte (14) .

9. Aparato de captación de energía solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que

los receptáculos (44) y las pinzas de canalización (50) se extienden por toda la longitud de los componentes del soporte rígido (16) .

10. Aparato de captación de energía solar de acuerdo con la reivindicación 8 o reivindicación 9 y que comprende un elastómero térmicamente conductor (58) entre la superficie exterior de cada canalización (48) y la superficie interior de 60 la cavidad en la que se recibe la canalización.

11. Aparato de captación de energía solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 10 y que comprende conectores (62) que están conectados a las vigas (12) de la estructura de soporte del tejado y están conectadas de forma que se pueden separar de las formaciones transversales (20, 22) de los componentes (16) .

12. Aparato de captación de energía solar de acuerdo con la reivindicación 11 en el que los conectores (62) están conectados de forma que se pueden separar de las formaciones transversales (20, 22) de los componentes por las pinzas componentes (76) .

13. Aparato de captación de energía solar de acuerdo con la reivindicación 11 o reivindicación 12 y que comprende miembros de borde extruidos (125) que están conectados de forma que se pueden separar de los componentes (20, 22) en lados opuestos de la estructura de soporte rígida por pinzas componentes y a la que pueden fijar láminas de recubrimiento (123) para solapar regiones contiguas de la estructura de revestimiento del tejado en el lado opuesto del aparato (10) .

14. Aparato de captación de energía solar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13 y que comprenden miembros finales (110) conectados a los extremos de los componentes (16) para equipar al aparato (10) con extremos cerrados.

15. Aparato de captación de energía solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 14 en el que cada hueco (38, 40) tiene una anchura correspondiente a una única célula fotovoltaica (42) , alojando cada hueco una única fila de células fotovoltaicas con un elastómero térmicamente conductor (45) entre las células fotovoltaicas y una base del hueco.