Sistema de transporte de mercancías a temperatura controlada mediante la integración de la energía solar fotovoltaica a los semirremolques con instalación frigorífica.

1. Sistema de transporte de mercancías a temperatura controlada mediante la integración de la energía solar fotovoltaica a los semirremolques con instalación frigorífica caracterizado por incorporar una estructura portante,

marco soporte (11), para la fijación del sistema de generación de energía eléctrica a partir de módulos fotovoltaicos (1) situados sobre la caja del semirremolque que permita la ventilación en la parte inferior de los módulos fotovoltaicos (1) para evitar su calentamiento y la consiguiente pérdida de rendimiento (0 - 2% mayor frente a las pérdidas de rendimiento de una instalación fija convencional).

2. Sistema de transporte de mercancías a temperatura controlada mediante la integración de la energía solar fotovoltaica a los semirremolques con instalación frigorífica, según la reivindicación anterior, caracterizado porque el marco soporte (11) está fabricados en material plástico para reducir su peso no tarar en exceso el semirremolque.

3. Sistema de transporte de mercancías a temperatura controlada mediante la integración de la energía solar fotovoltaica a los semirremolques con instalación frigorífica, según la reivindicación anterior, caracterizado porque los módulos fotovoltaicos (1) se integran en todas la superficie del semirremolque utilizando el máximo número de células, adaptándose al voltaje de las baterías (3), para maximizar la potencia instalada.

4. Sistema de transporte de mercancías a temperatura controlada mediante la integración de la energía solar fotovoltaica a los semirremolques con instalación frigorífica, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los módulos fotovoltaicos (1) reducen su peso, mediante el uso de cristales templados (10) de espesor menor de 3 mm.

5. Sistema de transporte de mercancías a temperatura controlada mediante la integración de la energía solar fotovoltaica a los semirremolques con instalación frigorífica, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por la utilización de baterías (3) de Litio-Ion, para el almacenaje de la energía proveniente de los módulos fotovoltaicos (1), con una relación mayor de 140 Wh/kg para no tarar en exceso el semirremolque.

6. Sistema de transporte de mercancías a temperatura controlada mediante la integración de la energía solar fotovoltaica a los semirremolques con instalación frigorífica, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el equipo frigorífico (5) se alimenta de la energía eléctrica de la red, de la solar fotovoltaica o de un motor de combustión (7).

7. Sistema de transporte de mercancías a temperatura controlada mediante la integración de la energía solar fotovoltaica a los semirremolques con instalación frigorífica, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la energía almacenada en las baterías (3) puede ser vertida a la red o a otro equipo consumidor como una electrolinera, obteniendo un beneficio económico por la venta del excedente eléctrico, en el caso que no funcione el equipo frigorífico (5).

SISTEMA DE TRANSPORTE DE MERCANCÍAS A TEMPERATURA CONTROLADA MEDIANTE LA INTEGRACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA A LOS SEMIRREMOLQUES CON INSTALACIÓN FRIGORÍFICA.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

El objeto general de la invención consiste en un sistema de transporte a temperatura controlada por carretera que utiliza la energía eléctrica generada por una instalación solar fotovoltaica como fuente de energía para el mantenimiento de la cadena de frío de las mercancías transportadas en un amplio rango de temperaturas, siendo una alternativa real, por su funcionalidad, flexibilidad y robustez, a la utilización de los combustible fósiles.

ANTECEDENTES. TECNOLOGÍA ACTUAL

Actualmente la tecnología de la mayoría de los vehículos refrigerados incluye un aislamiento de poliuretano y un sistema de frío de velocidad fija del ciclo frigorífico, cuyo compresor se encuentra directamente acoplado a un motor diesel. Disponen, además, de un depósito para alimentar el motor independiente del depósito de la cabeza tractora. Adicionalmente, algunos equipos de refrigeración pueden funcionar conectados a la red

eléctrica.

Estos equipos están diseñados para mantener una temperatura deseada, denominada temperatura de consigna, dentro del compartimento destinado a contener la carga, independientemente de la temperatura exterior. El transporte refrigerado opera normalmente a lo largo de un rango muy amplio de cargas; de manera que, para adecuar la capacidad frigorífica con la carga que en cada momento se está transportando, el equipo de refrigeración debe estar conectándose y desconectándose, o modulando su capacidad, en el caso de equipos que lo permitan, con la consecuente pérdida de eficiencia.

Todos los vehículos de transporte frigorífico tienen una caja isoterma constituida por un ensamblaje de paneles sándwich. Una de las principales características de dicha caja es la calidad isotérmica (coeficiente global de transmisión térmica K en W/m2) que mide el flujo de calor a través del aislamiento, que debe tener un valor bajo y presentar un débil crecimiento con el tiempo. Además de este coeficiente K, para el diseño del aislamiento de las unidades de transporte refrigerado, se tienen en cuenta multitud de factores como la carga útil, el volumen útil, las condiciones deseadas en el interior, las condiciones exteriores, las propiedades del aislamiento, las infiltraciones de aire y humedad y el desgaste producido por golpes y vibraciones a lo largo del tiempo.

En cuanto a los sistemas fotovoltaicos, están compuestos por dos partes: el campo 5 generador y el BOS (Balance of System) . Figura 1.

El campo generador formado por los módulos fotovoltaicos (1) , compuestos por grupos de células fotovoltaicas encargadas de generar una corriente eléctrica proporcional al flujo luminoso que reciben procedente del Sol. Las células van agrupada y protegidas en lo que 10 se conoce por un módulo fotovoltaico, que además de la propias células está formado por un marco de aluminio anodizado que rigidiza el módulo, un cristal templado con bajo contenido en hierro que protege a las células de la lluvia y de los impactos, un encapsulante Etil-Vinil-Acetileno, que fija las células y las sella frente a la penetración de humedad y aire, un circuito eléctrico que conecta las células por el que circula la electricidad generada y un encapsulante y protector posterior que fija las células, sella el circuito y lo protege de la entrada de las humedades.

En la parte posterior del módulo fotovoltaico (1) se incorpora una caja de conexiones eléctricas, cuyas funciones principales son permitir el cableado exterior y alojar en su interior los diodos by-pass que protegen el módulo en el caso de que una célula se encuentre dañada o parcialmente cubierta.

El BOS (Balance of System) está compuesto por el resto de elementos de la instalación incluyendo inversores (2) , baterías (3) , reguladores (4) , cables…

Las baterías (3) utilizadas son del tipo estacionarias y convierte la energía eléctrica generada por los módulos fotovoltaicos en una energía potencial química, siendo el proceso reversible cuando se necesita energía eléctrica en ausencia de radicación solar.

El regulador de carga (4) se encarga de proteger de una sobretensión excesiva a las baterías (3) y optimizar su carga. La vida de la batería (3) depende fundamentalmente de la buena programación del regulador (4) .

El inversor (2) es un equipo electrónico cuya función es transformar la corriente continua generada por los módulos fotovoltaicos (1) o las baterías (3) en corriente alterna para alimentar el equipo frigorífico (5) y otros elementos de control e incluso inyectar el excedente de energía eléctrica a la red o a otros equipos externos del objeto de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DEL NUEVO PRODUCTO

El sistema que se va a desarrollar en el presente proyecto, representado en la Figura 2, sigue contando con un equipo frigorífico (5) pero cuyo compresor estará accionado mediante un motor eléctrico (6) de velocidad variable. Este motor eléctrico (6) estará alimentado por tres fuentes de energía independientes.

Por una parte se cuenta con un sistema de módulos fotovoltaicos (1) instalados sobre el propio semirremolque frigorífico conectados a un sistema de almacenamiento de energía; baterías (3)

Por otra parte se cuenta con un sistema de apoyo formado por un generador diesel (7) acoplado a un depósito de combustible (8) independiente al de la cabeza tractora, que funciona únicamente cuando las condiciones ambientales impiden que se pueda captar la suficiente energía del Sol.

Y finalmente existe también la posibilidad de conectar los sistemas a la red eléctrica cuando se disponga de ella.

De esta manera, cuando la radiación solar sea adecuada, el sistema fotovoltaico proporciona la suficiente energía para mantener cargadas las baterías (3) y alimentar al

equipo frigorífico (5) . En aquellos momentos en los que no exista radiación solar o ésta sea insuficiente, el equipo frigorífico (5) se alimenta de las baterías (3) que previamente han sido cargadas por los módulos fotovoltaico (1) .

En el caso en que la falta de radiación solar sea prolongada y las baterías lleguen a agotarse, se pondrá en marcha el generador diesel (7) auxiliar que mantendrá en funcionamiento el equipo de refrigeración (5) y recargará las baterías (3) , o bien, si existe disponibilidad, el sistema se conecta a la red eléctrica para realizar la carga de las baterías (3) y mantener funcionando los equipos de frío (5) .

Así pues, el sistema de control del sistema de refrigeración del semirremolque refrigerado puede seleccionar, en función de la energía generada, entre tres tipos de aporte de energía:

o energía solar fotovoltaica

o energía producida por el motor de combustión interna

o energía eléctrica procedente de la red.

Dado que durante gran parte del tiempo los vehículos se encuentran estacionados en la base de la empresa de transporte, se utilizan los sistemas fotovoltaicos instalados en los semirremolques como generadores de energía eléctrica para ser inyectada a la red eléctrica, de manera que en ningún caso dejen de aprovecharse las posibilidades que este tipo de tecnología ofrece.

El sistema de control utilizado adapta la generación de energía eléctrica de origen renovable y su acumulación a los semirremolques frigoríficos e integra a todos los sistemas auxiliares para optimizar su funcionamiento en un entorno de trabajo variable.

Los módulos fotovoltaicos (1) de la presente invención, tal como se describe en la Figura 3, utilizan materiales plásticos en vez de aluminio anodizado para el marco soporte (11) y el vidrio templado (10) es de menor espesor que los utilizados en los módulos convencionales con el fin de reducir el peso del campo generador y ayudar a que el rendimiento energético del vehículo sea mayor.

Por otro lado, las baterías (3) utilizadas son de Litio-Ion, que destacan por tener una mayor densidad de carga, además de menos peso y volumen, en torno a un 50% menos a las baterías de Plomo-Ácido.

Así pues, los módulos fotovoltaicos (1) como los sistemas de acumulación de energía donde se almacenará la energía generada por éstos, están integrados en los semirremolques frigoríficos, son poco pesados, para no sobrecargar el vehículo y disminuir su carga útil, y de alto rendimiento, para que en poco espacio producir la máxima potencia eléctrica.

BREVE DESCRIPCIÓN DE FIGURAS

La figura 1 muestra el esquema de una instalación fotovoltaica aislada de red....

1. SISTEMA DE TRANSPORTE DE MERCANCÍAS A TEMPERATURA CONTROLADA MEDIANTE LA INTEGRACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA A LOS SEMIRREMOLQUES CON INSTALACIÓN FRIGORÍFICA caracterizado por incorporar una estructura portante, marco soporte (11) , para la fijación del sistema de generación de energía eléctrica a partir de módulos fotovoltaicos (1) situados sobre la caja del semirremolque que permita la ventilación en la parte inferior de los módulo fotovoltaicos (1) para evitar su calentamiento y la consiguiente pérdida de rendimiento (0 – 2% mayor frente a las pérdidas de rendimiento de una instalación fija convencional) .

2. SISTEMA DE TRANSPORTE DE MERCANCÍAS A TEMPERATURA CONTROLADA MEDIANTE LA INTEGRACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA A LOS SEMIRREMOLQUES CON INSTALACIÓN FRIGORÍFICA, según la reivindicación anterior, caracterizado porque el marco soporte (11) está fabricados en material plástico para reducir su peso no tarar en exceso el semirremolque.

3. SISTEMA DE TRANSPORTE DE MERCANCÍAS A TEMPERATURA CONTROLADA MEDIANTE LA INTEGRACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA A LOS SEMIRREMOLQUES CON INSTALACIÓN FRIGORÍFICA, según la reivindicación anterior, caracterizado porque los módulos fotovoltaicos (1) se integran en todas la superficie del semirremolque utilizando el máximo número de células, adaptándose al voltaje de las baterías (3) , para maximizar la potencia instalada.

4. SISTEMA DE TRANSPORTE DE MERCANCÍAS A TEMPERATURA CONTROLADA MEDIANTE LA INTEGRACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA A LOS SEMIRREMOLQUES CON INSTALACIÓN FRIGORÍFICA, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los módulos fotovoltaicos (1) reducen su peso, mediante el uso de cristales templados (10) de espesor menor de 3 mm.

5. SISTEMA DE TRANSPORTE DE MERCANCÍAS A TEMPERATURA CONTROLADA MEDIANTE LA INTEGRACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA A LOS SEMIRREMOLQUES CON INSTALACIÓN FRIGORÍFICA, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por la utilización de baterías (3) de Litio-Ion, para el almacenaje de la energía proveniente de los módulos fotovoltaicos (1) , con una relación mayor de 140 Wh/kg para no tarar en exceso el semirremolque.

6. SISTEMA DE TRANSPORTE DE MERCANCÍAS A TEMPERATURA CONTROLADA MEDIANTE LA INTEGRACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA A LOS SEMIRREMOLQUES CON INSTALACIÓN FRIGORÍFICA, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el equipo frigorífico (5) se alimenta de la energía eléctrica de la red, de la solar fotovoltaica o de un motor de combustión (7) .

7. SISTEMA DE TRANSPORTE DE MERCANCÍAS A TEMPERATURA CONTROLADA MEDIANTE LA INTEGRACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA A LOS SEMIRREMOLQUES CON INSTALACIÓN FRIGORÍFICA, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la energía almacenada en las baterías (3) puede ser vertida a la red o a otro equipo consumidor como una electrolinera, obteniendo un beneficio económico por la venta del excedente eléctrico, en el caso que no funcione el equipo frigorífico (5) .