BG4256U1 - Device for waste heat management of solar photovoltaic panels - Google Patents

Device for waste heat management of solar photovoltaic panels Download PDF

Info

Publication number
BG4256U1
BG4256U1 BG5348U BG534821U BG4256U1 BG 4256 U1 BG4256 U1 BG 4256U1 BG 5348 U BG5348 U BG 5348U BG 534821 U BG534821 U BG 534821U BG 4256 U1 BG4256 U1 BG 4256U1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
solar photovoltaic
heat
solar
waste heat
homogenizing plate
Prior art date
Application number
BG5348U
Other languages
Bulgarian (bg)
Inventor
Viktor Korbel
KORBEL Viktor
Original Assignee
Výzkumné A Vývojové Centrum Obnovitelných Zdrojů A Elektromobility S.R.O
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Výzkumné A Vývojové Centrum Obnovitelných Zdrojů A Elektromobility S.R.O filed Critical Výzkumné A Vývojové Centrum Obnovitelných Zdrojů A Elektromobility S.R.O
Publication of BG4256U1 publication Critical patent/BG4256U1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40Thermal components
    • H02S40/42Cooling means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02Domestic hot-water supply systems using heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/052Cooling means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. integrated Peltier elements for active cooling or heat sinks directly associated with the PV cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/052Cooling means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. integrated Peltier elements for active cooling or heat sinks directly associated with the PV cells
    • H01L31/0525Cooling means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. integrated Peltier elements for active cooling or heat sinks directly associated with the PV cells including means to utilise heat energy directly associated with the PV cell, e.g. integrated Seebeck elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40Thermal components
    • H02S40/42Cooling means
    • H02S40/425Cooling means using a gaseous or a liquid coolant, e.g. air flow ventilation, water circulation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40Thermal components
    • H02S40/44Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D18/00Small-scale combined heat and power [CHP] generation systems specially adapted for domestic heating, space heating or domestic hot-water supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2101/00Electric generators of small-scale CHP systems
    • F24D2101/40Photovoltaic [PV] modules
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2101/00Electric generators of small-scale CHP systems
    • F24D2101/60Thermoelectric generators, e.g. Peltier or Seebeck elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2103/00Thermal aspects of small-scale CHP systems
    • F24D2103/10Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units
    • F24D2103/13Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units characterised by their heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/02Photovoltaic energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12Heat pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/16Waste heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H2240/00Fluid heaters having electrical generators
    • F24H2240/01Batteries, electrical energy storage device
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H2240/00Fluid heaters having electrical generators
    • F24H2240/08Fluid heaters having electrical generators with peltier elements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/60Thermal-PV hybrids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

The device (1) constructed according to the utility model serves to increase the efficiency of the function of solar photovoltaic panels (2) to convert solar radiation into electricity. The device (1) actively removes waste heat from the solar photovoltaic panels (2), as a result of which increases the efficiency of converting solar radiation into electricity in the photovoltaic elements. At the same time, the device (1) enables conversion of waste heat in the thermoelectric cooling using the Peltier effect (8) into electricity, thus increasing the efficiency of the function of the solar photovoltaic panel (2) to conduct electricity. The heat pump (6) transports the unused waste heat from the solar photovoltaic panel (2) for further utilization.

Description

(54) УСТРОЙСТВО ЗА УПРАВЛЕНИЕ НА ОТПАДНАТА ТОПЛИНА НА СЛЪНЧЕВИ ФОТОВОЛТАИЧНИ ПАНЕЛИ(54) DEVICE FOR WASTE HEAT MANAGEMENT OF SOLAR PHOTOVOLTAIC PANELS

Област на техникатаField of technique

Полезният модел се отнася до устройство, което позволява по-ефективно използване на енергията на слънчевите лъчи, падащи върху слънчеви фотоволтаични панели.A utility model refers to a device that allows more efficient use of the energy of the sun's rays falling on solar photovoltaic panels.

Предшестващо състояние на техникатаPrior art

Понастоящем са известни слънчеви фотоволтаични панели, които преобразуват енергията на падащите слънчеви лъчи в електрическа енергия. Слънчевият панел е направен от носеща подложна плоча, вградена в рамка. Има електрод, поставен върху подложната плоча, върху която са формирани фотоволтаични клетки, направени от полупроводникови елементи на силициева основа.Currently, solar photovoltaic panels are known, which convert the energy of the incident sunlight into electrical energy. The solar panel is made of a supporting base plate embedded in a frame. There is an electrode placed on the substrate on which photovoltaic cells made of silicon-based semiconductor elements are formed.

Полупроводниковите елементи са разположени под прозрачен покриващ слой, например, изработен от стъкло с антирефлексно покритие.Semiconductor elements are located under a transparent covering layer, for example, made of glass with an anti-reflective coating.

Понастоящем, известните технологии за слънчеви фотоволтаични панели имат ефективност на преобразуване на енергията от падащите слънчеви лъчи, от около 17% при оптимални работни условия. Останалата енергия се преобразува в отпадна топлина, която загрява слънчевия фотоволтаичен панел и тази енергия, без никакво използване, се излъчва към околната среда на слънчевия фотоволтаичен панел. Най-важните работни условия за слънчев фотоволтаичен панел включват пространствена ориентация на слънчевия панел спрямо посоката на слънчевото излъчване и работната температура.Currently, known solar photovoltaic panel technologies have an energy conversion efficiency from incident sunlight of about 17% under optimal operating conditions. The remaining energy is converted into waste heat that heats the solar PV panel and this energy, without any use, is emitted to the environment of the solar PV panel. The most important operating conditions for a solar PV panel include the spatial orientation of the solar panel relative to the direction of solar radiation and the operating temperature.

По-специално, работната температура на слънчевия фотоволтаичен панел е най-належащият за решаване проблем, тъй като с повишаване на работната температура и без това ограничената ефективност на фотоволтаичната технология намалява. Допълнително, животът на фотоволтаичните елементи се скъсява, тъй като се появяват така наречените горещи точки, където отпадната топлина причинява повишаване на температурата до около 100°С, водещо до деградация (късо съединение) на полупроводникови елементи.In particular, the operating temperature of the solar PV panel is the most pressing problem to solve, because as the operating temperature increases, the already limited efficiency of the PV technology decreases. In addition, the life of photovoltaic cells is shortened because so-called hot spots occur, where waste heat causes the temperature to rise to about 100°C, leading to degradation (short circuit) of semiconductor cells.

Горното описание на структурата на най-използваните видове слънчеви фотоволтаични панели показва основен проблем в способността да се разсейва или излъчва отпадна топлина, по -специално, когато се охлажда от околния въздух. По този начин се получава нежеланият парадокс, че за нашата географска ширина и дължина ефективността на слънчевите фотоволтаични инсталации, по отношение на идеалните условия на осветяване през топлите летни месеци, е по -малка, отколкото през останалите месеци, когато температурата на въздуха е значително по-ниска. Горепосочените основни проблеми, свързани с намаляване на ефективността на слънчевите фотоволтаични панели поради ефекта на отпадна топлина, са решени например чрез техническото решение на полезен модел CZ 19199, при който не само активно се охлаждат панелите с вода, за да се увеличи ефективността на слънчевите фотоволтаични панели, но също така се елиминират проблемите на не-идеалните условия на осветяване, чрез концентрацията на слънчево излъчване посредством отразяващи повърхности.The above description of the structure of the most used types of solar photovoltaic panels shows a major problem in the ability to dissipate or radiate waste heat, in particular when it is cooled by the surrounding air. This results in the unwanted paradox that, for our latitude and longitude, the efficiency of solar photovoltaic installations, in terms of ideal lighting conditions, in the warm summer months is less than in the other months when the air temperature is significantly lower. -low. The above-mentioned main problems related to the reduction of efficiency of solar photovoltaic panels due to the effect of waste heat have been solved, for example, by the technical solution of utility model CZ 19199, in which not only the panels are actively cooled with water to increase the efficiency of solar photovoltaic panels, but also eliminate the problems of non-ideal lighting conditions, by concentrating solar radiation through reflective surfaces.

Друго известно решение е изобретение WO 2018148796 А, в което е описана течна циркулационна система, охлаждаща фотоволтаичните панели. При това решение, устройството за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели, включва поне един абсорбер, разположен на долната страна на поне един слънчев фотоволтаичен панел за абсорбиране на отпадна топлина, при което поне един термичен топлообменник е свързан в първия контур на термопомпата. В изобретението е описана също възможността за използване на клетка на Пелтие за генериране на електричество. Друго известно техническото решение е разкрито в полезен модел CN 203464537 U. В това техническо решение е представено устройство, което включва слънчева фотоволтаична система за активно отвеждане на отпадната топлина от слънчевите фотоволтаични панели чрез термопомпа.Another known solution is invention WO 2018148796 A, in which a liquid circulation system cooling photovoltaic panels is described. In this solution, the solar photovoltaic panel waste heat management device includes at least one absorber located on the underside of the at least one solar photovoltaic panel for absorbing waste heat, wherein at least one thermal heat exchanger is connected in the first circuit of the heat pump. The invention also describes the possibility of using a Peltier cell to generate electricity. Another known technical solution is disclosed in utility model CN 203464537 U. In this technical solution, a device is presented that includes a solar photovoltaic system for actively removing waste heat from solar photovoltaic panels by means of a heat pump.

Основен проблем на горепосочените решения са, че те създават локални охлаждащи зони, където отпадната топлина се изпомпва активно, но в същото време те оставят горещите точки на повърхността на слънчевия фотоволтаичен панел, по-специално на границите на отделните топлообменници. Първото отрицателно въздействие е, че фотоволтаичните елементи са овлажнени или дори повредени, а различните температури на повърхностите на фотоволтаичните панели създават напрежения в материала поради топлинно разширение. Тези проблеми са в резултат от факта, че топлообменниците са сглобени от частични сегменти, така че ефектът на топлинно разширение, който е различен за различните материали, е сведен до минимум и че фотоволтаичният панел не е повреден.A major problem of the above solutions is that they create local cooling zones where the waste heat is actively pumped out, but at the same time they leave hot spots on the surface of the solar PV panel, in particular at the boundaries of the individual heat exchangers. The first negative impact is that the photovoltaic cells are wetted or even damaged, and the different temperatures on the surfaces of the photovoltaic panels create stresses in the material due to thermal expansion. These problems are a result of the fact that the heat exchangers are assembled from partial segments, so that the effect of thermal expansion, which is different for different materials, is minimized and that the photovoltaic panel is not damaged.

Основен проблем на горепосочените решения се дължат на факта, че отпадната топлина не се възстановява смислено, още повече, че във време, когато стойността на водата се повишава, нейното използване не е подходящо.A major problem of the above solutions is due to the fact that the waste heat is not meaningfully recovered, even more so at a time when the value of water increases, its use is not appropriate.

Целта на полезния модел е да създаде устройство за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели, което ефективно да разсейва отпадната топлина от слънчевия панел, за да се подобри ефективността на преобразуването на слънчевото излъчване в електричество, като същевременно се осигури отпадна топлина за по-нататъшна обработка. Втората важна цел на полезния модел е, общата отпадна топлина да не ограничава производството на електричество, а също да допринася за производството на електричество.The purpose of the utility model is to create a solar PV panel waste heat management device that effectively dissipates the waste heat from the solar panel to improve the efficiency of converting solar radiation into electricity while providing waste heat for more further processing. The second important goal of the utility model is that the total waste heat does not limit electricity production, but also contributes to electricity production.

Техническа същност на полезния моделTechnical nature of the utility model

Дефинираната задача е решена чрез създаване на устройство за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели, съгласно следващото описание.The defined task is solved by creating a device for managing the waste heat of solar photovoltaic panels, according to the following description.

Устройството за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели включва поне един абсорбер, който е разположен върху задната страна на поне един фотоволтаичен панел, за да абсорбира отпадна топлина. Абсорберът е разположен под слънчевия фотоволтаичен панел, за да не ограничава слънчевото излъчване, падащо върху фотоволтаичните елементи. Към абсорбера е свързан поне един топлообменник. Този топлообменник е свързан към първия контур на термопомпа за активно потребление на отпадната топлина от абсорбера. Отстраняването на отпадната топлина влияе положително върху ефективността на фотоволтаичните елементи при производството на електричество. Топлообменникът е свързан в първия контур на термопомпа, която транспортира топлина от слънчевия панел за по-нататъшна обработка. Това означава, че отпадната топлина не се излъчва в околната среда без правилно използване. В същото време, поне една клетка на Пелтие е свързана към абсорбера. Тази клетка на Пелтие е плоска и има нагряваща и охлаждаща страна, при което поне едната клетка на Пелтие произвежда електрическа енергия благодарение на различните температури между нагряващата и охлаждащата страна.The solar photovoltaic panel waste heat management device includes at least one absorber that is located on the back side of the at least one photovoltaic panel to absorb waste heat. The absorber is located below the solar photovoltaic panel in order not to limit the solar radiation falling on the photovoltaic elements. At least one heat exchanger is connected to the absorber. This heat exchanger is connected to the first circuit of the heat pump for active consumption of the waste heat from the absorber. The removal of waste heat has a positive effect on the efficiency of photovoltaic cells in the production of electricity. The heat exchanger is connected in the first loop of a heat pump that transports heat from the solar panel for further processing. This means that waste heat is not emitted into the environment without proper use. At the same time, at least one Peltier cell is connected to the absorber. This Peltier cell is flat and has a heating and cooling side, where at least one Peltier cell produces electrical energy due to the different temperatures between the heating and cooling sides.

Техническата същност на полезния модел е, че абсорберът включва хомогенизираща плоча, монтирана на задната страна на фотоволтаичен панел. Приложена към задната част на панела, хомогенизиращата плоча получава отпадна топлина от фотоволтаичните елементи, като по този начин предотвратява създаването на горещи точки. Отпадната топлина не се концентрира в точки на повърхността на слънчевия панел, а се разпределя по цялата повърхност на хомогенизиращата плоча. Това предотвратяване на образуването на горещи точки предпазва фотоволтаичните елементи от повреди чрез ограничаване на топлината, така че да се предотврати появата на къси съединения, причинени от прегряване или прекъсване на проводимите пътища от прегряване между фотоволтаичните елементи. Допълнително, между задната част на слънчевия фотоволтаичен панел и хомогенизиращата плоча и допълнително, между хомогенизиращата плоча и топлообменника има слой не-втвърдяваща се топлопроводима паста. Тъй като фотоволтаичният панел, хомогенизиращата плоча и топлообменникът са изработени от различни материали, поради топлинните промени се получава различна промяна на размерите. Следователно е необходимо, отделните компоненти на абсорбера да не са здраво закрепени и да се избегне напрежение, причинено от напрежение.The technical essence of the utility model is that the absorber includes a homogenizing plate mounted on the back of a photovoltaic panel. Applied to the back of the panel, the homogenizing plate receives waste heat from the photovoltaic cells, thus preventing the creation of hot spots. Waste heat is not concentrated in points on the surface of the solar panel, but is distributed over the entire surface of the homogenizing plate. This prevention of hot spots protects the photovoltaic cells from damage by limiting the heat so as to prevent short circuits caused by overheating or interruption of the conductive paths from overheating between the photovoltaic cells. Additionally, between the back of the solar photovoltaic panel and the homogenizing plate, and additionally, between the homogenizing plate and the heat exchanger, there is a layer of non-hardening thermally conductive paste. Since the photovoltaic panel, the homogenizing plate and the heat exchanger are made of different materials, different dimensional changes occur due to thermal changes. Therefore, it is necessary that the individual components of the absorber are not tightly fastened and stress caused by tension is avoided.

Същевременно, хомогенизиращата плоча оставя поне част от задната страна на фотоволтаичния панел непокрита, за запазване на отпадната топлина на място и поне един топлинен колектор е свързан с непокритата част на задната страна на фотоволтаичния панел. Непокритата част на панела се нагрява по същия начин, както досега при панели без абсорбера. Обаче, тази отпадна топлина, която не се абсорбира от абсорбера, се подава към топлинния колектор за допълнителна обработка. Поне едната клетка на Пелтие се използва за оползотворяване на отпадната топлина от топлинния колектор. Тази поне една клетка на Пелтие е разположена с нагряващата страна към хомогенизиращата плоча и е свързана към топлинния колектор, а с охлаждащата страна е свързана към поне един топлопроводим преход. По този начин, част от отпадната топлина се използва за създаване на топлинна разлика върху поне едната клетката на Пелтие, която в този момент започва да генерира електричество.At the same time, the homogenizing plate leaves at least a part of the back side of the photovoltaic panel uncovered to keep the waste heat in place, and at least one heat collector is connected to the uncovered part of the back side of the photovoltaic panel. The uncovered part of the panel is heated in the same way as before for panels without the absorber. However, this waste heat that is not absorbed by the absorber is fed to the heat collector for further processing. At least one Peltier cell is used to recover waste heat from the heat collector. This at least one Peltier cell is located with the heating side to the homogenizing plate and is connected to the heat collector, and is connected with the cooling side to at least one thermally conductive junction. In this way, some of the waste heat is used to create a thermal difference across at least one Peltier cell, which at this point begins to generate electricity.

Полезният модел съчетава три основни предимства. Първото предимство е, че чрез активно охлаждане на слънчевия фотоволтаичен панел се повишава ефективността на производството на електричество от слънчева енергия. Второто основно предимство е, че отпадната топлина се разсейва за по-нататъшна обработка. Идеален пример за използване на това предимство е например, инсталирането на такова устройство към соларни фотоволтаични панели в района на дъскорезница, където енергията под формата на топлина може да се използва в сушилня за дърва, евентуално отпадната топлина може да се използва за затопляне на плувни басейни. Третото важно предимство е преобразуването на част от отпадната топлина в електричество с помощта на създаденото устройство. Преобразуването на отпадна топлина в електричество може да компенсира лоши условия на осветяване или намаляване на ефективността поради условия на вятър, но във всеки случай преобразуването увеличава енергийния баланс на слънчевите фотоволтаични панели.The utility model combines three main advantages. The first advantage is that by actively cooling the solar photovoltaic panel, the efficiency of the production of electricity from solar energy is increased. The second main advantage is that waste heat is dissipated for further processing. An ideal example of using this advantage is, for example, the installation of such a device to solar photovoltaic panels in the area of a sawmill, where the energy in the form of heat can be used in a wood dryer, possibly the waste heat can be used to heat swimming pools . The third important advantage is the conversion of part of the waste heat into electricity with the help of the created device. Converting waste heat into electricity can compensate for poor lighting conditions or reduced efficiency due to windy conditions, but in any case, the conversion increases the energy balance of solar PV panels.

В благоприятното изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на слънчевите фотоволтаични панели, съгласно полезния модел, непокритата част на задната страна на слънчевия фотоволтаичен панел се намира при долния му ръб от гледна точка на ориентацията на инсталирането на слънчевия фотоволтаичен панел. Това е особено важно при инсталиране на соларни панели в непрекъснати слънчеви масиви на покривите на сградите. Ако се остави гореща зона в долната част на слънчевия фотоволтаичен панел, топлината ще се повиши поради естествената тенденция, предизвиквайки така наречения коминен ефект на въздушния поток в пространството между покрива и панелите.In the advantageous embodiment of the solar photovoltaic panel waste heat management device according to the utility model, the uncovered part of the back side of the solar photovoltaic panel is located at its lower edge in terms of the installation orientation of the solar photovoltaic panel. This is especially important when installing solar panels in continuous solar arrays on building roofs. If a hot area is left at the bottom of the solar PV panel, the heat will rise due to the natural tendency, causing the so-called chimney effect of air flow in the space between the roof and the panels.

В друго благоприятно изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на фотоволтаичните слънчеви панели, съгласно полезния модел, хомогенизиращата плоча и топлинният колектор са направени от един и същ материал, имат един и същ обем материал с толеранс +/- 20% от обема. Приблизително еднаквите стойности на обема на двата компонента на устройството, включително един и същ вид материал, водят до еднакво поведение на термодинамичната реакция при промяна на условията на околната среда, като внезапни температурни промени и т. н.In another advantageous embodiment of the photovoltaic solar panel waste heat management device, according to the utility model, the homogenizing plate and the heat collector are made of the same material, have the same volume of material with a tolerance of +/- 20% of the volume. Approximately the same volume values of the two components of the device, including the same kind of material, lead to the same behavior of the thermodynamic response when the environmental conditions change, such as sudden temperature changes, etc.

В друго благоприятно изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на фотоволтаични слънчеви панели, съгласно полезния модел, поне един резервоар за съхранение е свързан към първия контур на термопомпата. Резервоарът за съхранение служи като буфер за внезапни температурни промени. Алтернативно, резервоарът за съхранение може да служи, като източник на топлина за размразяване в случай на обратен работен цикъл на термопомпата.In another advantageous embodiment of the photovoltaic solar panel waste heat management device, according to the utility model, at least one storage tank is connected to the first circuit of the heat pump. The storage tank serves as a buffer against sudden temperature changes. Alternatively, the storage tank can serve as a heat source for defrosting in the event of a heat pump reverse cycle.

В друго благоприятно изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели, съгласно полезния модел, към първия контур на термопомпата е свързан вакуумен разширителен съд, състоящ се от корпус на съда за затваряне на течна топлопреносна среда и балон за газообразната среда вътре в корпуса. Чрез промяна на дизайна, в сравнение с други конвенционални вакуумни разширителни съдове, т. е. сменяйки местоположението на въздуха и течната топлопреносна среда във вакуумния разширителен съд, всеки шок, причинен от промени в налягането, който може да се разпространи чрез течната топлопреносна среда се елиминира благодарение на вакуумния разширителен съд.In another advantageous embodiment of the device for managing the waste heat of solar photovoltaic panels, according to the utility model, a vacuum expansion vessel is connected to the first circuit of the heat pump, consisting of a vessel body for closing a liquid heat transfer medium and a bubble for the gaseous medium inside the hull. By changing the design, compared to other conventional vacuum expansion vessels, i.e. changing the location of the air and the liquid heat transfer medium in the vacuum expansion vessel, any shock caused by pressure changes that can propagate through the liquid heat transfer medium is eliminated thanks to the vacuum expansion vessel.

В друго алтернативно изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели, което може да работи без външен енергиен източник, устройството включва, поне един абсорбер, разположен на долната страна на поне един слънчев фотоволтаичен панел за абсорбиране на отпадна топлина, при което поне един топлообменник е свързан към първия контур на термопомпата и същевременно, поне една клетка на Пелтие е свързана към абсорбера с нагряващата и охлаждащата страна за генериране на електричество. Абсорберът включва хомогенизираща плоча, разположена върху задната страна на слънчевия фотоволтаичен панел. Топлообменникът е свързан към свободната страна на хомогенизиращата плоча и тя покрива поне част от задната страна на фотоволтаичния панел. Допълнително между задната страна на слънчевия фотоволтаичен панел, хомогенизиращата плоча и топлообменника има слой невтвърдяваща се, топлопроводима паста. Към непокритата част на задната страна на слънчевия фотоволтаичен панел е разположен поне един топлинен колектор с поне един топлопроводим преход, а поне едната клетка на Пелтие е приложена с нагряващата страна към хомогенизиращата плоча и с охлаждащата страна към топлопроводимия преход. Това устройство включва и поне едно хранилище на електрическа енергия, свързано към слънчевите фотоволтаични панели, като термопомпата, същевременно е свързана към слънчевия фотоволтаичен панел и към хранилището на електрическа енергия. Чрез вграждане на средство за съхранение на енергия в устройството, то получава енергийна независимост и способността да работи в така наречения островен режим, при който устройството е напълно независимо от външен изкуствен енергиен източник. Използвайки слънчеви панели, устройството е в състояние да постигне максимално използване на възобновяем енергиен източник, представен от слънчево излъчване, което прави работата му напълно екологична, евтина и безопасна за околната среда.In another alternative embodiment of the device for managing waste heat of solar photovoltaic panels, which can operate without an external energy source, the device includes at least one absorber located on the underside of at least one solar photovoltaic panel for absorbing waste heat, wherein at least one heat exchanger is connected to the first circuit of the heat pump and, at the same time, at least one Peltier cell is connected to the absorber with the heating and cooling side for generating electricity. The absorber includes a homogenizing plate located on the back side of the solar photovoltaic panel. The heat exchanger is connected to the free side of the homogenizing plate and it covers at least part of the back side of the photovoltaic panel. Additionally, there is a layer of non-hardening, thermally conductive paste between the back of the solar PV panel, the homogenizing plate and the heat exchanger. At least one heat collector with at least one heat-conducting transition is arranged to the uncovered part of the rear side of the solar photovoltaic panel, and at least one Peltier cell is attached with the heating side to the homogenizing plate and the cooling side to the heat-conducting transition. This device also includes at least one storage of electrical energy connected to the solar photovoltaic panels, such as the heat pump, simultaneously connected to the solar photovoltaic panel and to the storage of electrical energy. By incorporating an energy storage device into the device, it gains energy independence and the ability to operate in the so-called island mode, where the device is completely independent of an external artificial energy source. Using solar panels, the device is able to achieve maximum use of a renewable energy source represented by solar radiation, which makes its operation completely ecological, cheap and safe for the environment.

В благоприятно изпълнение на алтернативното изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на слънчевите фотоволтаични панели, съгласно полезния модел, непокритата част на задната страна на слънчевия фотоволтаичен панел се намира при долния му ръб от гледна точка на ориентацията на инсталирането на слънчевия фотоволтаичен панел. Това е особено важно при инсталиране на соларни панели в непрекъснати слънчеви масиви на покривите на сградите. Ако се остави гореща зона в долната част на слънчевия фотоволтаичен панел, топлината ще се повиши поради естествената тенденция, предизвиквайки така наречения коминен ефект на въздушния поток в пространството между покрива и панелите.In a favorable embodiment of the alternative embodiment of the solar photovoltaic panel waste heat management device according to the utility model, the exposed portion of the back side of the solar photovoltaic panel is located at its lower edge from the point of view of the installation orientation of the solar photovoltaic panel. This is especially important when installing solar panels in continuous solar arrays on building roofs. If a hot area is left at the bottom of the solar PV panel, the heat will rise due to the natural tendency, causing the so-called chimney effect of air flow in the space between the roof and the panels.

В друго благоприятно изпълнение на алтернативното изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на фотоволтаичните слънчеви панели, или съгласно неговото предходно благоприятно изпълнение, съгласно полезния модел, хомогенизиращата плоча и топлинният колектор са направени от един и същ материал, имат един и същ обем материал с толеранс +/- 20% от обема. Приблизително еднаквите стойности на обема на двата компонента на устройството, включително един и същ вид материал, водят до еднакво поведение на термодинамичната реакция при промяна на условията на околната среда, като внезапни температурни промени и т. н.In another advantageous embodiment of the alternative embodiment of the photovoltaic solar panel waste heat management device, or according to its previous advantageous embodiment, according to the utility model, the homogenizing plate and the heat collector are made of the same material, have the same volume of material with tolerance +/- 20% of volume. Approximately the same volume values of the two components of the device, including the same kind of material, lead to the same behavior of the thermodynamic response when the environmental conditions change, such as sudden temperature changes, etc.

В друго благоприятно изпълнение на алтернативното изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на фотоволтаичните слънчеви панели, или съгласно всяко едно предходно негово благоприятно изпълнение, съгласно полезния модел, поне един резервоар за съхранение е свързан към първия контур на термопомпата. Резервоарът за съхранение служи, като буфер за внезапни температурни промени. Алтернативно, резервоарът за съхранение може да служи като източник на топлина за размразяване в случай на обратен работен цикъл на термопомпата.In another advantageous embodiment of the alternative embodiment of the device for managing the waste heat of the photovoltaic solar panels, or according to any preceding advantageous embodiment thereof, according to the utility model, at least one storage tank is connected to the first circuit of the heat pump. The storage tank serves as a buffer for sudden temperature changes. Alternatively, the storage tank can serve as a heat source for defrosting in the event of reverse duty cycle of the heat pump.

В друго благоприятно изпълнение на алтернативното изпълнение на устройството за управление на отпадната топлина на фотоволтаичните слънчеви панели, или съгласно всяко едно предходно негово благоприятно изпълнение, съгласно полезния модел, към първия контур на термопомпата е свързан вакуумен разширителен съд, състоящ се от корпус на съда за затваряне на течна топлопреносна среда и балон за газообразната среда вътре в корпуса. Чрез промяна на дизайна, в сравнение с други конвенционални вакуумни разширителни съдове, т. е. сменяйки местоположението на въздуха и течната топлопреносна среда във вакуумния разширителен съд, всеки шок, причинен от промени в налягането, който може да се разпространи чрез течната топлопреносна среда се елиминира благодарение на вакуумния разширителен съд.In another favorable embodiment of the alternative embodiment of the device for managing the waste heat of the photovoltaic solar panels, or according to any preceding favorable embodiment thereof, according to the utility model, a vacuum expansion vessel is connected to the first loop of the heat pump, consisting of a vessel body for closure of a liquid heat transfer medium and a bubble for the gaseous medium inside the casing. By changing the design, compared to other conventional vacuum expansion vessels, i.e. changing the location of the air and the liquid heat transfer medium in the vacuum expansion vessel, any shock caused by pressure changes that can propagate through the liquid heat transfer medium is eliminated thanks to the vacuum expansion vessel.

Предимствата на полезния модел са по-висока ефективност при преобразуване на слънчевото излъчване в електричество, по-голямо производство на електроенергия чрез преработка на част от отпадната топлина в електричество, удължаване на живота на слънчевите фотоволтаични панели, лесно инсталиране върху вече съществуващи соларни фотоволтаични панели и вече съществуващи носещи конструкции, енергийна само-достатъчност и накрая, но не на последно място, производството на топлина за директно използване.The advantages of the utility model are higher efficiency in converting solar radiation into electricity, greater electricity production by processing part of the waste heat into electricity, extending the life of solar PV panels, easy installation on existing solar PV panels, and already existing load-bearing structures, energy self-sufficiency and last but not least, the production of heat for direct use.

Пояснение на приложените фигуриExplanation of the attached figures

Полезният модел ще бъде обяснен по-точно чрез следващия чертеж, където:The utility model will be explained more precisely by the following drawing, where:

Фигура 1 показва схема на устройството, съгласно полезния модел;Figure 1 shows a schematic diagram of the device according to the utility model;

Фигура 2 показва опростен изглед отдолу на слънчев фотоволтаичен панел с абсорбиращи компоненти и оборудване за преобразуване на отпадната топлина в електричество;Figure 2 shows a simplified bottom view of a solar photovoltaic panel with absorption components and equipment for converting waste heat into electricity;

Фигура 3 показва въздушен поток под слънчевите панели върху наклонен покрив.Figure 3 shows airflow under the solar panels on a pitched roof.

Примери за изпълнения на полезния моделExamples of implementations of the utility model

Разбираемо е, че описаните по-долу и илюстрирани специфични примери на изпълнението на полезния модел са представени с илюстративна цел, а не като ограничение за примерите на изпълнение на полезния модел до случаите, показани тук. Експертите, които са запознати със състоянието на технологията, ще намерят, или използвайки рутинни експерименти ще могат да определят по -голям или по-малък брой еквиваленти на конкретното изпълнение на полезния модел, които специално са описани тук.It is understood that the specific exemplary embodiments of the utility model described and illustrated below are presented for illustrative purposes and not as a limitation of the exemplary embodiments of the utility model to the instances shown herein. Those skilled in the art will find, or using routine experimentation, be able to determine a greater or lesser number of equivalents to the particular embodiment of the utility model specifically described herein.

Фигура 1 показва схема на устройство 1 за управление на отпадната топлина на слънчев фотоволтаичен панел 2. Абсорбер 3, състоящ се от хомогенизираща плоча 4 и топлообменник 5, е свързан към долната страна на слънчевия фотоволтаичен панел 2. Хомогенизиращата плоча 4 е направена от дебел алуминиев лист и е закрепена към слънчевия фотоволтаичен панел 2 чрез топлопроводима паста, за създаване на възможно най-голяма предавателна повърхност. Топлопроводимата паста трябва да бъде направена от инертен материал, за да се избегнат напрежения между слънчевия фотоволтаичен панел 2 и залепената хомогенизираща плоча 4. Допълнително, топлопроводимата паста трябва да отговаря на условието, да е инертна към обработката на задната повърхност на слънчевия фотоволтаичен панел 2.Figure 1 shows a diagram of a device 1 for managing the waste heat of a solar photovoltaic panel 2. An absorber 3 consisting of a homogenizing plate 4 and a heat exchanger 5 is connected to the underside of the solar photovoltaic panel 2. The homogenizing plate 4 is made of thick aluminum sheet and is attached to the solar photovoltaic panel 2 by a thermally conductive paste to create the largest possible transmission surface. The thermally conductive paste must be made of an inert material to avoid stresses between the solar photovoltaic panel 2 and the glued homogenizing plate 4. In addition, the thermally conductive paste must meet the condition of being inert to the processing of the back surface of the solar photovoltaic panel 2.

Топлообменникът 5 е оформен, като кухо тяло за протичане на течна топлопреносна среда, например среда на алкохолна основа. Течната топлопреносна среда не трябва да бъде агресивна към металите, трябва да е антифриз и да е екологична. Топлообменникът 5 е направен, например, от стомана с емайлирано покритие. Между топлообменника 5 и хомогенизиращата плоча 4 е нанесена и топлопроводима паста. Топлообменникът 5 е свързан към първия контур на термопомпата 6, която служи като помпа за отвеждане на отпадна топлина за допълнително използване. Различието от термопомпата 6 е, че тя използва вакуумен разширителен съд 11, свързан към първия контур. Корпусът на вакуумния разширителен съд 11 има превключваща функция при разширяване на балона, за разлика от известното състояние на техниката.The heat exchanger 5 is shaped as a hollow body for the flow of a liquid heat transfer medium, for example an alcohol-based medium. The liquid heat transfer medium must not be aggressive to metals, must be antifreeze and be environmentally friendly. The heat exchanger 5 is made, for example, of steel with an enamel coating. A thermally conductive paste is applied between the heat exchanger 5 and the homogenizing plate 4. The heat exchanger 5 is connected to the first circuit of the heat pump 6, which serves as a pump to remove waste heat for additional use. The difference from the heat pump 6 is that it uses a vacuum expansion vessel 11 connected to the first loop. The housing of the vacuum expansion vessel 11 has a switching function when expanding the balloon, unlike the prior art.

Газовата среда се издухва вътре в балона и течната топлопреносна среда се подава в пространството между стените на вакуумния разширителен съд 11. В първия контур е свързан резервоар за съхранение 10 на вода, който служи като топлинен буфер за внезапни промени в температурата на въздуха. Термопомпата 6 може да работи и в обратен режим, при което слънчевите фотоволтаични панели 2 могат да се нагряват от абсорбера 3, например, за размразяване на панелите.The gas medium is blown inside the balloon and the liquid heat transfer medium is fed into the space between the walls of the vacuum expansion vessel 11. In the first circuit, a water storage tank 10 is connected, which serves as a thermal buffer for sudden changes in air temperature. The heat pump 6 can also operate in reverse mode, in which the solar photovoltaic panels 2 can be heated by the absorber 3, for example, to defrost the panels.

В случай, че устройството е предназначено да работи в така наречения островен режим, при който то е напълно независимо от външен изкуствен енергиен източник, устройството 1, освен всички горепосочени елементи, включва и хранилище на електрическа енергия 12, като Li-Ion акумулатор. Хранилището на електрическа енергия 9 е електрически свързано със слънчевите фотоволтаични панели 2 за зареждането им с електричество и също така е свързано с термопомпа 6 за захранването й с енергия. Капацитетът на хранилището на електрическа енергия 12 се увеличава в зависимост от броя на слънчевите фотоволтаични панели 2 и свързания с това размер на устройството 1.In the event that the device is intended to work in the so-called island mode, in which it is completely independent of an external artificial energy source, the device 1, in addition to all the above-mentioned elements, also includes a storage of electrical energy 12, such as a Li-Ion battery. The electrical energy storage 9 is electrically connected to the solar photovoltaic panels 2 to charge them with electricity and is also connected to the heat pump 6 to supply it with energy. The capacity of the electrical energy storage 12 increases depending on the number of solar photovoltaic panels 2 and the related size of the device 1.

Фигура 2 показва изглед отдолу на слънчевия фотоволтаичен панел 2. Хомогенизиращата плоча 4 на абсорбера 3 не покрива цялата долна страна на слънчевия фотоволтаичен панел 2, а оставя свободна лента в долния край на слънчевия фотоволтаичен панел 2 за достъп. На тази лента е разположен топлинен колектор 7, който се състои от алуминиев корпус. Топлинният колектор 7 има обем, равен на този на хомогенизиращата плоча 4, по отношение на обема на материала. Същевременно, върху хомогенизиращата плоча 4 е разположена клетка на Пелтие 8 с горещата страна. Студената страна на клетката на Пелтие 8 е снабдена с изход на меден топлопроводим преход 9. Топлинният колектор 7 е снабден с изход на топлопроводимия преход 9.Figure 2 shows a bottom view of the solar photovoltaic panel 2. The homogenizing plate 4 of the absorber 3 does not cover the entire lower side of the solar photovoltaic panel 2, but leaves a free strip at the lower end of the solar photovoltaic panel 2 for access. A heat collector 7 is located on this strip, which consists of an aluminum housing. The heat collector 7 has a volume equal to that of the homogenizing plate 4, in relation to the volume of the material. At the same time, a Peltier cell 8 with the hot side is located on the homogenizing plate 4. The cold side of the Peltier cell 8 is equipped with the output of a copper heat-conducting transition 9. The heat collector 7 is equipped with the output of the heat-conducting transition 9.

Фигура 3 показва въздушния поток под слънчевите фотоволтаични панел 2, закрепени върху наклонения покрив на обекта. Чрез ориентиране на горещите топлинни колектори 7 към долния ръб на слънчевите фотоволтаични панели 2 се инициира коминният въздушен поток в пространството между слънчевите фотоволтаични панели 2 и покрива.Figure 3 shows the air flow under the solar photovoltaic panels 2 fixed on the sloping roof of the site. By orienting the hot heat collectors 7 towards the lower edge of the solar photovoltaic panels 2, the chimney air flow is initiated in the space between the solar photovoltaic panels 2 and the roof.

Промишлена приложимостIndustrial applicability

Устройството за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели, съгласно полезния модел, ще се прилага върху ново инсталирани или вече инсталирани слънчеви панели, жилищни сгради, в промишлени обекти или в слънчеви електроцентрали.The solar photovoltaic panel waste heat management device, according to the utility model, will be applied to newly installed or already installed solar panels, residential buildings, industrial sites or solar power plants.

Списък на обозначаващите позиции, използвани в чертежитеList of designating positions used in the drawings

1. Устройство за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели1. Device for managing the waste heat of solar photovoltaic panels

2. Слънчев фотоволтаичен панел2. Solar photovoltaic panel

3. Абсорбер3. Absorber

4. Хомогенизираща плоча4. Homogenizing plate

5. Топлообменник5. Heat exchanger

6. Термопомпа6. Heat pump

7. Топлинен колектор7. Heat collector

8. Клетка на Пелтие8. Peltier cell

9. Топлопроводим преход9. Heat-conducting transition

10. Резервоар за съхранение10. Storage tank

11. Вакуумен разширителен съд11. Vacuum expansion vessel

12. Хранилище на електрическа енергия12. Storage of electrical energy

Claims (2)

Устройство за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели, включващо поне един абсорбер, разположен на долната страна на поне един слънчев фотоволтаичен панел за абсорбиране на отпадна топлина, при което поне един топлообменник е свързан в първия контур на термопомпата и същевременно, поне една клетка на Пелтие е свързана към абсорбера с нагряващата и охлаждащата страна за генериране на електричество, характеризиращо се с това, че абсорберът включва хомогенизираща плоча (4), разположена върху задната страна на слънчевия фотоволтаичен панел (2), като поне единият топлообменник (5) е свързан към свободната страна на хомогенизиращата плоча (4) и хомогенизиращата плоча (4) частично покрива задната страна на слънчевите фотоволтаични панели (2), допълнително между задната страна на слънчевия фотоволтаичен панел (2), хомогенизиращата плоча и топлообменника (5) има слой не-втвърдяваща се, топлопроводима паста, при което към непокритата част на задната страна на слънчевия фотоволтаичен панел (2) е разположен поне един топлинен колектор (7) с поне един топлопроводим преход (9), а клетката на Пелтие (8) е приложена с нагряващата страна към хомогенизиращата плоча (4) и с охлаждащата страна към топлопроводимия преход (9)A device for controlling the waste heat of solar photovoltaic panels, comprising at least one absorber located on the underside of at least one solar photovoltaic panel for absorbing waste heat, wherein at least one heat exchanger is connected to the first circuit of the heat pump and at least one cell of Peltier is connected to the absorber with the heating and cooling side to generate electricity, characterized in that the absorber includes a homogenizing plate (4) located on the back of the solar photovoltaic panel (2), at least one heat exchanger (5) is connected to the free side of the homogenizing plate (4) and the homogenizing plate (4) partially covers the rear side of the solar photovoltaic panels (2), additionally between the rear side of the solar photovoltaic panel (2), the homogenizing plate and the heat exchanger (5) -hardening, heat-conducting paste, whereby to the uncovered part of the back side of the solar f At least one heat collector (7) with at least one thermally conductive transition (9) is located in the otvoltaic panel (2), and the Peltier cell (8) is applied with the heating side to the homogenizing plate (4) and with the cooling side to the thermally conductive transition (9). ) Устройство за управление на отпадната топлина на слънчеви фотоволтаични панели, включващо поне един абсорбер, разположен на долната страна на поне един слънчев фотоволтаичен панел за абсорбиране на отпадна топлина, при което поне един топлообменник е свързан в първия контур на термопомпата и същевременно, поне една клетка на Пелтие е свързана към абсорбера с нагряващата и охлаждащата страна за генериране на електричество, характеризиращо се с това, че абсорберът (3) включва хомогенизираща плоча (4), разположена върху задната страна на слънчевия фотоволтаичен панел (2), като поне единият топлообменник (5) е свързан към свободната страна на хомогенизиращата плоча (4) и хомогенизиращата плоча (4) частично покрива задната страна на слънчевите фотоволтаични панели (2), допълнително между задната страна на слънчевия фотоволтаичен панел (2), хомогенизиращата плоча (4) и топлообменника (5) има слой не-втвърдяваща се, топлопроводима паста, при което към непокритата част на задната страна на слънчевия фотоволтаичен панел (2) е разположен поне един топлинен колектор (7) с поне един топлопроводим преход (9), а клетката на Пелтие (8) е приложена с нагряващата страна към хомогенизиращата плоча (4) и с охлаждащата страна към топлопроводимия преход (9), при което устройството включва поне едно хранилище на електрическа енергия (12), свързано към слънчевите фотоволтаични панели (2), като термопомпата (6), същевременно е свързана към слънчевия фотоволтаичен панел (2) и към хранилището на електрическа енергия (12)A device for controlling the waste heat of solar photovoltaic panels, comprising at least one absorber located on the underside of at least one solar photovoltaic panel for absorbing waste heat, wherein at least one heat exchanger is connected to the first circuit of the heat pump and at least one cell Peltier is connected to the absorber with the heating and cooling side to generate electricity, characterized in that the absorber (3) includes a homogenizing plate (4) located on the back of the solar photovoltaic panel (2), as at least one heat exchanger 5) is connected to the free side of the homogenizing plate (4) and the homogenizing plate (4) partially covers the rear side of the solar photovoltaic panels (2), additionally between the rear side of the solar photovoltaic panel (2), the homogenizing plate (4) and the heat exchanger (5) has a layer of non-hardening, thermally conductive paste, whereby to the uncovered part of the back side of the salt The photovoltaic panel (2) has at least one heat collector (7) with at least one thermally conductive transition (9), and the Peltier cell (8) is applied with the heating side to the homogenizing plate (4) and with the cooling side to the thermally conductive transition. 9), wherein the device includes at least one electrical storage (12) connected to the solar photovoltaic panels (2), the heat pump (6) being simultaneously connected to the solar photovoltaic panel (2) and to the electrical storage (12). )
BG5348U 2019-01-28 2021-07-20 Device for waste heat management of solar photovoltaic panels BG4256U1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ201940A CZ308676B6 (en) 2019-01-28 2019-01-28 Solar photovoltaic panels waste heat management equipment
PCT/CZ2020/050003 WO2020156598A1 (en) 2019-01-28 2020-01-27 Device for a utilization of waste heat from solar photovoltaic panels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BG4256U1 true BG4256U1 (en) 2022-05-31

Family

ID=69191785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG5348U BG4256U1 (en) 2019-01-28 2021-07-20 Device for waste heat management of solar photovoltaic panels

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3918642A4 (en)
BG (1) BG4256U1 (en)
CZ (1) CZ308676B6 (en)
WO (1) WO2020156598A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4057464A1 (en) 2021-03-12 2022-09-14 Výzkumné a vývojové centrum obnovitelných zdroju a elektromobility s.r.o. The connecting an array of extra low dc voltage sources
US11777441B2 (en) * 2021-04-01 2023-10-03 Hamilton Sundstrand Corporation Thermoelectric power generation using radiant and conductive heat dissipation
GB2611127A (en) * 2022-03-04 2023-03-29 Yakub Darvesh Salman Air source heat pump combined with solar panel
CN115021674A (en) * 2022-05-20 2022-09-06 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 Photovoltaic and photo-thermal integrated assembly based on existing photovoltaic field assembly

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ19199A3 (en) 1998-04-16 2000-05-17 Bizcocho Hermanos S. L. Latticework into windows, fences and the like
DE102011051507A1 (en) * 2011-04-21 2012-10-25 Bpe E.K. solar device
CN203464537U (en) * 2013-09-16 2014-03-05 广州西奥多冷热设备有限公司 Heat pump photovoltaic system
CZ26672U1 (en) * 2014-01-31 2014-03-24 Západočeská Univerzita V Plzni Integration apparatus of photovoltaic panel and heat pump
CN204597893U (en) * 2015-05-10 2015-08-26 长兴祯阳低碳热水系统有限公司 A kind of Two-way Cycle PVT system
CN105187009A (en) * 2015-07-27 2015-12-23 天津大学 Thermal power generation cooling/power generation heating system of solar photovoltaic power generation system
JP2017058046A (en) * 2015-09-15 2017-03-23 大和ハウス工業株式会社 Energy utilization system
CN205864368U (en) * 2016-08-10 2017-01-04 浙江晶科能源有限公司 A kind of photovoltaic generating system and cooling down mechanism thereof
CN106766357A (en) * 2016-12-14 2017-05-31 大连理工大学 The solar energy PVT cogeneration systems that a kind of refrigerated medium pump drives
WO2018148796A1 (en) * 2017-02-15 2018-08-23 Qingdao Austech Solar Technology Co. Ltd. Apparatus and system for generating electricity with interfaced heat exchange
CN107425809B (en) * 2017-06-03 2020-08-21 北京工业大学 Control method of composite photovoltaic and photothermal integrated system
CN207265978U (en) * 2017-06-29 2018-04-20 安徽大恒能源科技有限公司 A kind of photovoltaic module cooling system
CN207196961U (en) * 2017-09-07 2018-04-06 苏州快可光伏电子股份有限公司 A kind of efficient photovoltaic and photothermal integrated system

Also Published As

Publication number Publication date
EP3918642A4 (en) 2022-10-26
CZ201940A3 (en) 2020-02-05
CZ308676B6 (en) 2021-02-10
EP3918642A1 (en) 2021-12-08
WO2020156598A1 (en) 2020-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BG4256U1 (en) Device for waste heat management of solar photovoltaic panels
KR100999955B1 (en) PV Module using Heat of Air
CN102121298B (en) Air temperature self-adaptive energy-saving device and energy-saving wall body
US11431289B2 (en) Combination photovoltaic and thermal energy system
WO2011014120A2 (en) Multiple functional roof and wall system
CN111623540B (en) Multi-heat source indirect PVT heat pump system suitable for building and operation method thereof
JP2010258031A (en) Power generation system
KR20160136528A (en) Solar thermal and photovoltaic composite energy water heater
JP2011190991A (en) Heat collector integral type solar cell module
JPWO2006019091A1 (en) Solar cell hybrid module
JP4148325B1 (en) Solar cogeneration system
KR20110068840A (en) Utilizing reflected light type solar module system
KR101628668B1 (en) Apparatus for controlling temperature of photovoltaic panel
JP2012069720A (en) Solar module system utilizing reflection light for cooling
US20140083483A1 (en) Solar tile
CN203840255U (en) Split type balcony wall-mounted solar photovoltaic and photo-thermal integration system
CN203839391U (en) Solar photovoltaic and photo-thermal composite assembly
CN109217811A (en) A kind of photoelectric and light-heat integration component and hot-water heating system
CN202307973U (en) Solar cell module
JP3053025U (en) Solar energy electrical converter
KR101009688B1 (en) Hybrid module for solar energy
CN212692158U (en) Multi-heat-source indirect PVT heat pump system suitable for building
BG4255U1 (en) Device for waste heat management of solar photovoltaic panels
AU2020100650A4 (en) Phase Change Inhibited Materials for Solar Panel Cooling
KR102439608B1 (en) PVT Panel having Deformation-Resistant Structure