ES1277929U - Textil fotovoltaico flexible - Google Patents
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Abstract
Textil fotovoltaico flexible caracterizado por que comprende: - un soporte textil (1), - al menos, un panel fotovoltaico flexible (3) para recoger energía solar, - medios de fijación que vinculan el panel fotovoltaico flexible (3) al soporte textil (1), - un regulador de intensidad de corriente y voltaje vinculado al panel fotovoltaico flexible (3), - un acumulador de energía fotovoltaica vinculado al regulador de intensidad de corriente y voltaje, de forma que el panel fotovoltaico flexible (3) conduce energía solar al acumulador de energía fotovoltaica a través del regulador de intensidad de corriente y voltaje, - unos medios de conexión eléctrica para alimentar dispositivos externos, y donde los medios de conexión eléctrica están vinculados al regulador de intensidad de corriente y voltaje, donde el textil fotovoltaico flexible presenta un diámetro de enrollamiento menor de 70 mm.
Description
DESCRIPCIÓN
TEXTIL FOTOVOLTAICO FLEXIBLE
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se refiere a un textil fotovoltaico flexible integrado por un panel fotovoltaico flexible vinculado a un soporte textil, un regulador de intensidad de corriente y voltaje, un acumulador de energía fotovoltaica y unos medios de conexión eléctrica para alimentar dispositivos externos que requieran energía eléctrica para su funcionamiento.
El objeto de la invención es proporcionar una solución que permite la integración de un panel fotovoltaico flexible sobre un soporte textil, proporcionando un método de generación de energía sostenible integrado en un soporte flexible, ligero, versátil, asequible y resistente.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La superpoblación prevista para los próximos años plantea la necesidad de buscar nuevas fuentes de energía sostenibles, como la energía fotovoltaica, ante el riesgo de agotamiento de los recursos energéticos convencionales, que, por otra parte, resultan altamente contaminantes.
La energía fotovoltaica supone una solución a esta problemática, ya que emplea la energía solar - recurso energético universal, inagotable y no contaminante - para producir energía eléctrica. Sin embargo, su uso conlleva problemas como el coste, la rigidez y elevado peso de los paneles fotovoltaicos convencionales, así como las grandes cantidades de terreno requeridas para su instalación.
En este sentido, son conocidos en el estado de la técnica los paneles fotovoltaicos flexibles, los cuales se integran en cristal, cerámica, fachadas y tejados. Los paneles fotovoltaicos flexibles son ligeros, económicos, versátiles y duraderos, y pueden ser instalados en superficies curvas o planas. Adicionalmente, son capaces de captar energía solar incluso cuando una parte del panel se encuentra a la sombra, por lo que pueden instalarse en
cualquier localización independientemente de su tamaño y orientación.
Por otra parte, en los entornos urbanos e industriales existen multitud de aplicaciones que presentan textiles o elementos flexibles expuestos al sol como pueden ser toldos, carpas, pagodas, parasoles, pérgolas o cubiertas. En este tipo de aplicaciones, los textiles deben ser flexibles para adaptarse a diseños curvos o planos, ligeros para facilitar su transporte y resistentes para soportar las condiciones climáticas y los esfuerzos de flexión al utilizarse en el exterior.
Por todo lo anterior, el solicitante del presente modelo de utilidad detecta la necesidad de desarrollar una solución ligera, flexible y versátil que permita la integración de un panel fotovoltaico flexible en un soporte textil, para su implementación en todo tipo de productos e instalaciones textiles que reciben radiación solar, aprovechando el espacio que ocupan estos, y proporcionando una fuente de energía sostenible integrable en los más avanzados entornos urbanos, industriales o recreativos.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La invención que se preconiza se centra en la integración de paneles fotovoltaicos flexibles en soportes textiles, pudiendo así convertir aquellos textiles que reciben radiación solar en elementos generadores de energía sostenible.
Para ello, el textil fotovoltaico flexible de la invención comprende un soporte textil y, al menos, un panel fotovoltaico flexible que recoge la energía solar. Para la integración de estos dos elementos, unos medios de fijación vinculan el panel fotovoltaico flexible al soporte textil. De forma preferente, los medios de fijación se integran por un hilo bordado, o una película termoplástica laminada, la cual cumple una función adhesiva entre el panel fotovoltaico flexible y el soporte textil.
El soporte textil es de naturaleza flexible y resistente. Así el soporte textil es, preferentemente, un textil de poliéster, un textil acrílico, un textil de fibra de vidrio o un textil de un fluoropolímero. Por otra parte, de forma preferente, la película termoplástica laminada se materializa en una película de poliamida, una película de poliéster, una película de poliolefina o una película de poliuretano. Sin embargo, la presente invención no se limita a
los materiales referidos para el soporte textil y la película termoplástica laminada en ningún caso.
Adicionalmente, el textil fotovoltaico flexible presenta un regulador de intensidad de corriente y voltaje vinculado al panel fotovoltaico flexible, así como un acumulador de energía fotovoltaica vinculado al regulador de intensidad de corriente y voltaje, de forma que el panel fotovoltaico flexible conduce la energía solar recogida al acumulador de energía fotovoltaica a través del regulador de intensidad de corriente y voltaje.
Finalmente, unos medios de conexión eléctrica vinculados al regulador de intensidad de corriente y voltaje permiten la alimentación de dispositivos externos con la energía producida y acumulada por el textil fotovoltaico flexible de la invención. Así, los medios de conexión eléctrica por un lado se vinculan al regulador de intensidad de corriente y voltaje y por otro al dispositivo externo al que se desea suministrar la energía fotovoltaica. Estos dispositivos externos pueden ser luminosos, tal como luces LED, la batería de un teléfono inteligente o cualquier otro dispositivo que requiera un aporte de energía, sensores, etc.
En una realización preferente de la presente invención los medios de conexión eléctrica se integran por electrodos vinculados mediante soldadura al regulador de intensidad de corriente y voltjaje, mientras que en una realización preferente alternativa los medios de conexión eléctrica se integran por electrodos en combinación con un hilo conductor de la electricidad bordado sobre el soporte textil y los propios electrodos, de forma que el hilo de conductor de la electricidad posibilita la conexión eléctrica con los electrodos del textil fotovoltaico flexible.
De forma opcional, el panel fotovoltaico flexible es un panel de células fotovoltaicas de silicio amorfo (a-Si), un panel de células fotovoltaicas de Telururo de Cadmio (CdTe), un panel de células fotovoltaicas de Cobre-Indio-Galio-Selenio (CISG) o un panel de células fotovoltaicas orgánicas (OPV). Pues bien, precisamente cualquiera de los paneles fotovoltaicos flexibles detallados posibilita la acumulación de energía solar del textil fotovoltaico flexible y otorga, simultáneamente, una flexibilidad muy ventajosa para facilitar su enrollamiento y manipulación.
Así, el textil fotovoltaico flexible según la configuración descrita presenta, preferentemente, un diámetro de enrollamiento menor de 70 mm, un gramaje menor de 1000 g/m2 y un espesor menor de 1,30 mm, resultando por tanto una solución flexible, ligera y compacta.
Ventajosamente, el valor del diámetro de enrollamiento detallado hace que el textil fotovoltaico flexible preconizado sea fácilmente transportable, puesto que su elevada flexibilidad le permite enrollarse de manera compacta, disminuyendo los costes de transporte y permitiendo su aplicación en diseños complejos, tanto curvos como planos.
A pesar de su ligereza, el textil fotovoltaico flexible de la invención presenta una elevada resistencia mecánica lo que le permite soportar las condiciones climáticas del exterior y los esfuerzos de flexión.
Cabe destacar por tanto que el textil fotovoltaico flexible de la invención resulta especialmente ventajoso para su aplicación en estructuras tensadas que emplean materiales textiles, tal como toldos, lonas, carpas, velas de embarcaciones, andamios, etc.
Sin embargo, la presente invención no se limita al entorno arquitectónico y constructivo, sino que resulta de aplicación en multitud de campos como: agricultura, protección solar, impermeabilización, impresión digital y serigrafía, instalaciones deportivas, náutica y embarcaciones, parques infantiles, construcción y rehabilitación, arquitectura y obra civil, automoción, aeronáutica, toldos de camión, entro otros.
En definitiva, el textil fotovoltaico flexible de la invención proporciona un método de generación de energía sostenible a través de sustratos ligeros, versátiles, flexibles, asequibles y resistentes, que permite su integración en diseños complejos, tanto curvos como planos, aportando una nueva funcionalidad y valor añadido a todos aquellos textiles que reciban radiación solar.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con tres ejemplos
preferentes de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 muestra un esquema de un textil fotovoltaico flexible conforme a una primera realización preferente de la invención.
La figura 2 muestra un esquema de un textil fotovoltaico flexible conforme a una segunda realización preferente de la invención.
La figura 3 muestra una sección transversal del textil fotovoltaico flexible conforme a la segunda realización preferente de la invención representada en la figura 2.
La figura 4 muestra un esquema de un textil fotovoltaico flexible conforme a una tercera realización preferente de la invención.
La figura 5 muestra una sección transversal del textil fotovoltaico flexible conforme a la tercera realización preferente de la invención representada en la figura 4.
La figura 6 muestra una representación gráfica del resultado de un ensayo de eficiencia energética practicado sobre dos muestras correspondientes a las dos realizaciones preferentes de la invención representadas en las figuras 1 y 2.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Las figuras 1 a 5 reseñadas ilustran tres realizaciones preferentes de la presente invención, en las que el textil fotovoltaico flexible se integra por:
- un soporte textil (1),
- un panel fotovoltaico flexible (3) que recoge energía solar,
- medios de fijación que vinculan el panel fotovoltaico flexible (3) al soporte textil (1),
- un regulador de intensidad de corriente y voltaje vinculado al panel fotovoltaico flexible (3),
- un acumulador de energía fotovoltaica vinculado al regulador de intensidad de
corriente, de forma que el panel fotovoltaico flexible (3) conduce la energía solar recogida al acumulador de energía fotovoltaica a través del regulador de intensidad de corriente y voltaje, y
- unos medios de conexión eléctrica para alimentar dispositivos externos, y donde los medios de conexión eléctrica están vinculados al regulador de intensidad de corriente y voltaje.
Cabe precisar que el regulador de intensidad de corriente y voltaje y el acumulador de energía fotovoltaica no están representados en las figuras reseñadas.
De manera concreta, en la figura 1 se observa una primera realización preferente de la invención donde los medios de fijación del panel fotovoltaico flexible (3) al soporte textil (1) se integran por un hilo bordado (2), y los medios de conexión eléctrica se integran por dos electrodos (4) en combinación con un hilo conductor de la electricidad (5), el cual está bordado.
De acuerdo a esta primera realización preferente de la invención, el hilo bordado (2) es un hilo de poliéster. La vinculación entre el panel fotovoltaico flexible (3) y el soporte textil (1) así como la vinculación de los electrodos con el hilo conductor de la electricidad (5) se realiza mediante un equipo de bordado automático, empleando un cabezal específico para cada hilo, e introduciendo en el equipo un patrón de bordado concreto mediante un software específico. Esto permite una automatización completa del proceso de vinculación entre el soporte textil (1) y el panel fotovoltaico flexible (3), lo que ventajosamente abarata los costes de producción.
Por otra parte, en las figuras 2 y 3 se detalla de forma esquemática una segunda realización preferente de la invención, en la que los medios de fijación del panel fotovoltaico flexible (3) al soporte textil (1) se integran por una película termoplástica (2’) laminada, preferentemente de poliuretano, y los medios de conexión eléctrica se integran por dos electrodos vinculados mediante soldadura al regulador de intensidad de corriente y voltaje.
Así, la película termoplástica (2’) está laminada entre el soporte textil (1) y el panel fotovoltaico flexible (3) mediante la aplicación de temperatura y presión.
Finalmente, en las figuras 4 y 5 se ilustra una tercera realización preferente de la invención, en la que los medios de fijación del panel fotovoltaico flexible (3) al soporte textil (1) se integran por una película termoplástica laminada (2’), preferentemente de poliuretano, y los medios de conexión eléctrica se integran por dos electrodos (4) en combinación con un hilo conductor de la electricidad (5), el cual está bordado.
Las tres realizaciones preferentes descritas presentan un soporte textil (1) que es un textil acrílico, el cual ofrece una elevada resistencia mecánica y un coste económico bajo, mientras que el panel fotovoltaico flexible (3) es un panel de células fotovoltaicas de silicio amorfo (a-Si).
Así, el textil fotovoltaico flexible descrito en las tres realizaciones preferentes detalladas presenta un diámetro de enrollamiento menor de 70 mm, por lo que resulta ventajosamente flexible, facilitando su almacenamiento y transporte, así como su aplicación en diseños complejos, tanto planos como curvos.
A continuación, se describe un ensayo de flexión y resistencia a la arruga practicado sobre las tres realizaciones preferentes de la invención descritas anteriormente. En este ensayo se verifica cómo afectan los esfuerzos de cizalla al textil fotovoltaico flexible objeto de la presente invención.
El ensayo de flexión y resistencia a la arruga se llevó a cabo según la norma UNE-EN ISO 5981:2008 Método B, empleando para ello un equipo de flexión. Se realizaron ensayos sobre tres probetas por cada una de las realizaciones preferentes detalladas. Cada probeta presentaba dimensiones de 50 mm x 100 mm, y las condiciones del ensayo fueron una temperatura de (20±2)°C, una humedad relativa de (65±5)% y un número de ciclos de 50.
La inspección según la norma del ensayo practicado es visual, anotando las alteraciones observadas y el grado de alteración en cada caso. Así, el resultado del ensayo es que el textil fotovoltaico flexible de la invención soportó el ensayo de flexión, es decir, todas las probetas soportaron los 50 ciclos de flexión y resistencia a la arruga sin que resultasen observables:
- Orificios ni grietas.
- Abrasión de la superficie.
- Separación del soporte textil (1) y el panel fotovoltaico flexible (3).
- Formación de arrugas permanentes.
Adicionalmente, se realizó un ensayo de eficiencia energética para comprobar si la inte gración entre el soporte textil (1) y el panel fotovoltaico flexible (3) afectaba al rendimiento de producción de energía fotovoltaica del textil fotovoltaico flexible objeto de la presente invención.
El ensayo de eficiencia energética se llevó a cabo según la norma UNE-EN 60904-1:2007 para dispositivos fotovoltaicos, de forma concreta, según la parte 1 de la citada norma: ‘Medida de la característica corriente-tensión de dispositivos fotovoltaicos. (IEC 60904-1:2006)’.
En el ensayo se midió la intensidad de corriente de cortocircuito y el voltaje de circuito, a partir de los cuales se obtuvo la eficiencia del textil fotovoltaico flexible, y se determinaron sus curvas Intensidad-Voltaje, comúnmente conocidas como curvas I-V. Estas curvas I-V se obtienen variando la resistencia externa desde cero a infinito y midiendo los pares de intensidad y voltaje resultantes, los cuales se interpolan para formar la curva I-V.
Concretamente las muestras ensayadas fueron:
- Muestra A que corresponde a un panel fotovoltaico flexible de silicio amorfo (a-Si) aislado, es decir, sin vincular a un soporte textil.
- Muestra B que corresponde a un panel fotovoltaico flexible de silicio amorfo (a-Si) vinculado a un soporte textil (1) acrílico mediante una película termoplástica (2’) laminada, conforme a la segunda realización de la invención ilustrada en la figura 2.
- Muestra C que corresponde a un panel fotovoltaico flexible de silicio amorfo (a-Si) vinculado a un soporte textil (1) acrílico mediante un hilo bordado (2), conforme a la primera realización de la invención ilustrada en la figura 1.
Por otra parte, la intensidad de corriente de cortocircuito (Isc) es el máximo valor de corriente eléctrica que circula por una célula solar que integra el panel fotovoltaico flexible, y
se produce cuando la célula solar está cortocircuitada, es decir, cuando el voltaje es cero.
El voltaje de circuito es el valor máximo de tensión o voltaje entre terminales de la célula solar, y se produce cuando la célula solar no se encuentra conectada a ninguna carga, es decir, cuando la intensidad de corriente es cero.
En la siguiente tabla se muestran un resumen de los resultados de los ensayos de eficiencia energética practicados sobre las muestras A, B y C descritas, donde la eficiencia energética se ha expresado en %, el voltaje en voltios (V) y la intensidad de corriente de cortocircuito en miliamperios (mA).
Así, los resultados de los ensayos de eficiencia energética practicados a las tres muestras descritas permiten comprobar que no existe variación de la eficiencia energética del panel fotovoltaico flexible (3) tras su vinculación con el soporte textil (1). Es decir, independientemente de cómo esté vinculado el panel fotovoltaico flexible (3) al soporte textil (1) y de los medios de conexión eléctrica, el textil fotovoltaico flexible de la invención presenta una pérdida de eficiencia energética inferior al 0,2% respecto a la eficiencia energética original que presenta un panel fotovoltaico flexible por sí solo sin vincular a un soporte textil.
Estos resultados de los ensayos de eficiencia energética se observan adicionalmente en la figura 6, donde se ilustra una gráfica que muestra la curva I-V para las tres muestras A, B y C sobre las que se practicó el ensayo. En la gráfica representada en la figura 6 en el eje de abscisas se han representado los valores de voltaje en voltios (V), mientras que en el eje de ordenadas se han representado los valores de intensidad de corriente en miliamperios (mA). Así, en la figura 6 se puede apreciar que, ventajosamente, no hay pérdida de eficiencia energética destacable en el textil fotovoltaico de la invención respecto a la eficiencia energética original del panel fotovoltaico flexible (3) antes de su vinculación al soporte textil (1).
1
Claims (6)
1§.- Textil fotovoltaico flexible caracterizado por que comprende:
- un soporte textil (1),
- al menos, un panel fotovoltaico flexible (3) para recoger energía solar,
- medios de fijación que vinculan el panel fotovoltaico flexible (3) al soporte textil (1), - un regulador de intensidad de corriente y voltaje vinculado al panel fotovoltaico flexible (3),
- un acumulador de energía fotovoltaica vinculado al regulador de intensidad de corriente y voltaje, de forma que el panel fotovoltaico flexible (3) conduce energía solar al acumulador de energía fotovoltaica a través del regulador de intensidad de corriente y voltaje,
- unos medios de conexión eléctrica para alimentar dispositivos externos, y donde los medios de conexión eléctrica están vinculados al regulador de intensidad de corriente y voltaje,
donde el textil fotovoltaico flexible presenta un diámetro de enrollamiento menor de 70 mm.
2§.- Textil fotovoltaico flexible, según reivindicación 1§, caracterizado por que el soporte textil (1) es un textil de poliéster, un textil acrílico, un textil de fibra de vidrio o un textil de un fluoropolímero.
3§.- Textil fotovoltaico, según reivindicación 1§, caracterizado por que el panel fotovoltaico flexible es un panel de células fotovoltaicas de silicio amorfo (a-Si), un panel de células fotovoltaicas de Telururo de Cadmio (CdTe), un panel de células fotovoltaicas de Cobre-Indio-Galio-Selenio (CISG) o un panel de células fotovoltaicas orgánicas (OPV).
4§.- Textil fotovoltaico flexible, según reivindicación 1§, caracterizado por que los medios de fijación se integran por un hilo bordado (2) o una película termoplástica (2’) laminada.
5§.- Textil fotovoltaico flexible, según reivindicación 4§, caracterizado por que el hilo bordado (2) es un hilo de poliéster.
6§.- Textil fotovoltaico flexible, según reivindicación 4-, caracterizado por que la película termoplástica (2’) se materializa en una película de poliamida, una película de poliéster, una película de poliolefina o una película de poliuretano.
7-.- Textil fotovoltaico flexible, según reivindicación 1-, caracterizado por que los medios de conexión eléctrica se integran por electrodos (4) vinculados mediante soldadura al regulador de intensidad de corriente y voltaje.
8- .- Textil fotovoltaico flexible, según reivindicación 1-, caracterizado por que los medios de conexión eléctrica se integran por electrodos (4) en combinación con un hilo conductor de la electricidad (5) que está bordado.
9- .- Textil fotovoltaico flexible, según reivindicación 1-, caracterizado por que presenta un espesor menor de 1,30 mm.
10- .- Textil fotovoltaico flexible, según reivindicación 1-, caracterizado por que presenta un gramaje menor de 1000 g/m2.
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