CH706582A1

CH706582A1 - Solarpaneel.

Info

Publication number: CH706582A1
Application number: CH00751/12A
Authority: CH
Inventors: Arthur Buechel; Franz Baumgartner
Original assignee: Iworks Ag
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2013-12-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Solarpaneel (11) mit einer der Sonne zugewandten Vorderseite (13) und einer der Sonne abgewandten Rückseite (15), wenigstens einer ersten und zweiten in einem Abstand voneinander angeordneten Photovoltaik-Zelle (23, 25) und einer Verkapselungsschicht (27), in welche die wenigstens erste und zweite Photovoltaik-Zelle (23, 25) eingebettet sind. Das Solarpaneel (11) umfasst des Weiteren eine flexible Umhüllung (29), welche die Photovoltaik-Zellen (23, 25) und die Verkapselungsschicht (27) umhüllt. Zwischen der wenigstens ersten und zweiten Photovoltaik-Zelle (23, 25) ist eine Faltlinie (17) vorgesehen.

Description

Gebiet der Erfindung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Solarpaneel gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Solaranlage gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 19.

Stand der Technik

[0002] Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der WO 2010/006 460 sind Solaranlagen bekannt, bei denen Solarpaneelen an zwischen zwei Haltestützen gespannten Seilen verschwenkbar befestigt sind. Derartige Solaranlagen bergen den Nachteil in sich, dass die marktüblichen verwendeten Solarpaneele ein hohes Gewicht von 16 kg/m<2> und mehr besitzen. Die Tragekonstruktion muss dementsprechend stabil ausgeführt sein, um handelsübliche Solarpaneelen halten können. Dementsprechend teuer ist eine solche stabile Solaranlage.

Aufgabe der Erfindung

[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Solarpaneel vorzuschlagen, welches ein geringes Gewicht besitzt und trotzdem ausreichend stabil ist um den unterschiedlichsten Witterungsverhältnissen Stand zu halten.

Beschreibung

[0004] Erfindungsgemäss wird die Aufgabe bei einem Solarpaneel gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das Solarpaneel eine auf der Vorderseite transparente Umhüllung umfasst, welche die Photovoltaik-Zellen und die Verkapselungsschicht umhüllt und dass zwischen der wenigstens ersten und zweiten Photovoltaik-Zelle eine Faltlinie vorgesehen ist, wobei die Umhüllung mindestens im Bereich der Faltlinie flexibel ist. Die Umhüllung besitzt ein geringes Gewicht und schützt das Solarpaneel vor äusseren Einflüssen. Da auch bei einer Anordnung von mehreren erfindungsgemässen Solarpaneelen zu einer Solaranlage nur ein geringes Gesamtgewicht der Solarpaneelen vorhanden ist, kann die Solaranlage für ein geringeres Solarpaneelgewicht dimensioniert werden und ist dementsprechend kostengünstiger in der Herstellung. Da das Solarpaneel eine Faltlinie besitzt, entlang derer es faltbar ist, kann es derart zusammengelegt werden, dass die Vorderseiten aufeinander liegen und bei Bedarf vor Witterungseinflüssen geschützt sind. Wegen dieser Schutzmöglichkeit kann bei dem erfindungsgemässen Solarpaneel auf schützende, jedoch schwere Materialien, wie Glas, verzichtet werden. Bevorzugt ist das Solarpaneel rechteckig ausgeführt und die Faltlinie, welche im Wesentlichen parallel zu zwei sich gegenüberliegenden Seitenkanten angeordnet ist, unterteilt das Solarpaneel in zwei gleich grosse Hälften. Bei Vorsehen von mehreren Faltlinien sind die gebildeten Teilpaneele ebenfalls gleich gross. Da im Bereich der Faltlinie ausschliesslich flexible Materialien vorhanden sind, lässt sich das Solarpaneel falten und die Teilpaneele sind trotzdem ausreichend stabil verbunden.

[0005] Zweckmässigerweise unterteilt die Faltlinie das Solarpaneel in ein erstes und ein zweites Teilpaneel, wobei auf dem ersten Teilpaneel eine Anordnung erster Photovoltaik-Zellen und auf dem zweiten Teilpaneel eine Anordnung zweiter Photovoltaik-Zellen angeordnet ist. Von Vorteil ist es, wenn der Bereich der Faltlinie frei von Photovoltaik-Zellen ist. Je nach Grösse der Teilpaneele werden die PV-Zellen möglichst dicht angeordnet um eine hohe Stromausbeute zu erzielen. Da die PV-Zellen aus einem steifen Material bestehen, versteht es sich, dass im Bereich der Faltlinie keine PV-Zellen angeordnet sind, um die Faltfunktion nicht zu beeinträchtigen.

[0006] In einer bevorzugten Ausführungsform ist an der Rückseite und/oder der Vorderseite des ersten Teilpaneels ein erster Support angeordnet und in einem Abstand zu dem ersten Support ist an der Rückseite und/oder der Vorderseite des zweiten Teilpaneels ein zweiter Support angeordnet. Da sowohl die Verkapselungsschicht als auch die Umhüllung flexible Materialien sind, welche keine ausreichende Stabilität für die Solarpaneele herstellen, sind der erste und zweite Support als Tragelemente vorgesehen. Wird eine verstärkte Stabilität benötigt so können die Supports an der Vorder- und der Rückseite des Solarpaneels angeordnet sein. Im Bereich des ersten und zweiten Supports ist ein Falten oder Verbiegen der Paneele verhindert oder mindestens eingeschränkt. Ein definiertes Falten der Solarpaneele entlang der Faltlinie ist daher ermöglicht. Die Supports sind aus einem steifen und leichten Material hergestellt. Wegen diesen Anforderungen sind beispielsweise Bleche oder Verbundwerkstoffe, wie glasfaserverstärkte Kunststoffe oder Carbonmaterialien, geeignet.

[0007] In einer weiteren Ausführungsform ist der erste und zweite Support innerhalb der Umhüllung an der Rückseite und/oder der Vorderseite angeordnet Diese Anordnung ist von Vorteil, wenn der Support von der Umhüllung geschützt sein soll.

[0008] Mit Vorteil ist die Faltlinie zur definierten Faltung des Solarpaneels in dem Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Support vorgesehen. Wie im letzten Absatz bereits ausgeführt, ermöglicht der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Support ein definiertes Falten entlang der Faltlinie. Der Abstand beträgt 10 bis 50 mm, bevorzugt 20 bis 40 mm und besonders bevorzugt 25 bis 30 mm. Ein Abstand in dieser Grössenordnung sichert, dass die Supports den Faltvorgang nicht behindern und die Teilpaneele von den Supports ausreichen stabilisiert sind.

[0009] Bevorzugt ist eine Faltungszone im Bereich der Faltlinie, insbesondere durch Kerben dünner gestaltet, welche Faltungszone an der Vorderseite und/oder der Rückseite des Solarpaneels vorgesehen ist. Die Faltungszone, insbesondere durch Kerben gebildet, definiert die Faltlinie und ermöglicht ein Einfalten des Solarpaneels an der Faltlinie. So wird das Solarpaneel auch nach oftmaligem Aus- und Einfalten definiert von einem ausgezogenen Zustand in einen eingezogenen Zustand und vice versa übergeführt. Bevorzugt sind Kerben der Vorderseite und der Rückseite sich paarweise gegenüberliegend angeordnet. Dadurch wird die Schichtdicke der Verkapselungsschicht an der Faltlinie von beiden Seiten reduziert und das Falten erfolgt mit geringem Widerstand. Denkbar sind neben Kerben auch Verjüngungen, welche die Falt- bzw. Biegezone definieren. Eine Verjüngung ist von Vorteil, wenn die beiden Teilpaneele einen vergrösserten Abstand voneinander haben sollen.

[0010] Wird eine mechanische Verstärkung der Biegezone entlang der Faltlinie benötigt, so können das erste und zweite Teilpaneel durch ein zusätzliches Verstärkungselement miteinander verbunden sein. Dies kann beispielsweise eine entsprechend dimensionierte flexible Folie sein.

[0011] Zweckmässigerweise sind das das erste und zweite Teilpaneel relativ zueinander von einer ersten Position in eine zweite Position verschwenkbar, sodass sie in der ersten Position einen Winkel miteinander einschliessen, welcher kleiner als 45 Grad, bevorzugt kleiner als 25 Grad und besonders bevorzugt kleiner als 10 Grad ist und in der zweiten Position einen Winkel miteinander einschliessen, welcher grösser als 90 Grad, bevorzugt grösser als 120 Grad und besonders bevorzugt grösser als 140 Grad ist. Dadurch können die Teilpaneele einerseits zu einem kleinen Faltenbalg zusammengeschoben werden und andererseits kann in der ausgezogenen Position ein Maximum der Oberfläche zur Stromerzeugung genutzt werden.

[0012] Als vorteilhaft erweist es sich, wenn das Solarpaneel ein Flächengewicht hat, welches geringer als 16 kg/m<2>, bevorzugt geringer als 14 kg/m<2> und besonders bevorzugt geringer als 11 kg/m<2> ist. Da das Solarpaneel konsequent in Leichtbauweise hergestellt ist, insbesondere da keine Glasplatten oder Rahmenkonstruktionen zur Anwendung kommen, sind Flächengewichte in dieser Grössenordnung möglich.

[0013] Zweckmässigerweise überbrücken mindestens zwei elektrische Leitungen vom ersten zum zweiten Teilpaneel die Faltlinie. Das Solarpaneel kann daher elektrisch vorkonfektioniert werden, ohne dass im Nachhinein während der Installation noch elektrische Leitungen verlegt werden müssten.

[0014] In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt das Solarpaneel wenigstens einen elektrischen Anschluss mit zwei Kontakten. Sich gegenüberliegende elektrische Anschlüsse benachbarter Solarpaneele können rasch miteinander verbunden werden, was den Installationsaufwand an der Baustelle reduziert. Die elektrischen Anschlüsse können zu Leitungen gehören, welche PV-Zellen miteinander in Serie oderparallel miteinander verbinden oder das Solarpaneel überbrücken, ohne mit einer PV-Zelle verbunden zu sein.

[0015] Von Vorteil ist es, wenn die Anordnung erster Photovoltaik-Zellen und die Anordnung zweiter Photovoltaik-Zellen mit Dioden, insbesondere SMD-Dioden, verschaltet sind. Die Dioden sichern PV-Zellen davor, dass der Strom in die falsche Richtung fliesst und PV-Zellen durch Fehlschalungen beschädigt werden

[0016] Mit Vorteil besitzt das erste Teilpaneel einen ersten elektrischen Anschluss und das zweite Teilpaneel einen weiteren elektrischen Anschluss und optional sind eine oder mehrere Stromrückführleitungen enthalten. Da das erste und zweite Teilpaneel verschiedene Orientierungen gegenüber der Sonne haben, ist es zweckmässig, getrennte elektrische Anschlüsse für die ersten und zweiten PV-Zellen vorzusehen, um die Stromausbeute zu optimieren.

[0017] Dadurch, dass die Umhüllung vorteilhaft wenigstens an der Vorderseite (13) eine Lichtdurchlässigkeit zwischen 350 und 1100 nm und bevorzugt zwischen 300 und 1200 ran aufweist, durchdringt, das Sonnenlicht, welches für den photovoltaischen Effekt nutzbar ist die Umhüllung und erreicht die PV-Zellen. Bevorzugt werden Folien, insbesondere Teflon-Folien, zur Ummantelung herangezogen.

[0018] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Solarpaneel Haltemittel zur gelenkigen Verbindung mit benachbarten Solarpaneelen auf, welche Haltemittel vorzugsweise an Seitenkanten, welche im Wesentlichen parallel zu der Faltlinie sind, angeordnet sind. Das Solarpaneel kann vorzugsweise auch Haltemittel zur Verbindung mit einem Tragmechanismus aufweisen, welche im Wesentlichen rechtwinklig zur Faltlinie angeordnet sind. Ein Auseinanderziehen und Zusammenschieben von mehreren miteinander verbundenen Solarpaneelen mit nur einem Antrieb ist daher möglich. Denkbar sind als Haltemittel zueinander versetzte Haken welche in einen gemeinsamen Bolzen eingehängt sind, oder eine Scharnierverbindung mit Buchse und Bolzen. Ist das Solarpaneel mit den Haltemitteln an dem Tragemechanismus, beispielsweise einem Scherengitter, befestigt, so ist eine mechanische Verbindung benachbarter Solarpaneele nicht notwendig.

[0019] In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Solarpaneel eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Teilpaneelen auf, wobei zwischen benachbarten Teilpaneelen jeweils eine Faltlinie vorgesehen ist. Diese Ausführungsform ist von Vorteil, wenn das Solarpaneel ein grosses Verhältnis von Länge zur Breite aufweist, beispielsweise ein Verhältnis von 1 zu 3 oder grösser. Trotz dieser Länge, lässt sich das Solarpaneel durch die Mehrzahl von Faltlinien klein zusammenfalten.

[0020] Zweckmässigerweise umfasst das Solarpaneel höchstens zehn erste und zehn zweite Teilpaneelen. Damit ist ein Durchhang des Solarpaneels verhindert, falls das Solarpaneel auf einem Seilsystem angeordnet ist. Auch ist es dann verhindert, dass das Solarpaneel instabil ist, da es an zu wenigen Punkten an einem Haltelement einer Solaranlage befestigt ist.

[0021] Vorteilhaft sind das erste und zweite Teilpaneel mit Photovoltaik-Zellen in Abständen kleiner als 2 mm bestückt, oder nur teilweise mit Solarzellen bestückt und/oder weisen eine Rückseite auf, die transparent oder teiltransparent ist. Diese technischen Merkmale haben den Vorteil, dass Sonnenlicht das erste und zweite Teilpaneel durchdringen kann und der unter der Solarpaneele liegende Bereich durch natürliches Tageslicht erhellt wird.

[0022] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Solaranlage gemäss Oberbegriff des Anspruchs 12. Erfindungsgemäss sind die Solarpaneelen entlang des mindestens einen Haltelements mit einem Angriffsmittel von einer ausgezogenen Betriebsposition in eine eingezogene Ruheposition verschiebbar sind. Die Verschiebbarkeit zwischen der Betriebs- und Ruheposition bewirkt, dass die Belastung der Solaranlage durch Witterungseinflüsse wie Wind, Regen oder Schnee reduzieren lässt, da die Solarpaneelen in der Ruheposition keine oder eine geringe Angriffsfläche bieten. Die Dimensionierung der erfindungsgemässen Solaranlage, um eine ausreichende Stabilität zu erhalten, kann daher im Vergleich zu Solaranlagen des weiter oben beschriebenen Stands der Technik reduziert werden. Diese reduzierte Dimensionierung führt zu geringeren Herstellungskosten. Auch können die Instandhaltungskosten reduziert werden, da Schäden durch Witterungseinflüsse bei der erfindungsgemässen Solaranlage grösstenteils vermieden werden können. Als Angriffsmittel sind Seilzüge, Ketten oder Zahnstangen denkbar, welche die Solarpaneelen in die beiden Endpositionen oder Positionen dazwischen verschieben.

[0023] Zeckmässigerweise sind benachbarte Solarpaneelen derart miteinander verbunden, dass eine Schub- oder Druckkraft von einem Solarpaneel auf ein benachbartes Solarpaneel oder auf ein druck- und schubübertragendes Halteelement übertragbar ist. Das Angriffsmittel kann daher an einem Ende der Solarpaneel- Anordnung angeordnet sein und alle Solarpaneele durch Aufbringen einer Schub- oder Druckkraft verschieben.

[0024] In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind benachbarte Solarpaneelen an ihren einander zugewandten Seitenkanten in der Art eines Faltstores gelenkig miteinander verbunden. In der Ruheposition lassen sich die Solarpaneelen zu einem kleinen Paket zusammenschieben, welches geringe Angriffsflächen für Wind bietet. In der Betriebsposition besitzt die Solarpaneel-Anordnung eine grosse Oberfläche, da sie vollständig entfaltbar ist, wodurch eine möglichst grosse Oberfläche der Sonne zugewandt ist.

[0025] Zweckmässigerweise sind benachbarte Solarpaneele elektrisch leitend miteinander verbunden. Die elektrische Leitfähigkeit zwischen den einzelnen Solarpaneelen wird dabei durch das Verschieben der Solarpaneele nicht beeinträchtigt. Denkbar sind flexible Kabelleitungen, welche das Verschwenken der Solarpaneelen relativ zueinander nicht behindern und durch das Verschwenken nicht abgeknickt werden.

[0026] Dadurch, dass das Haltelement ein Führungsseil, eine Führungsstange, eine Teleskopstange oder ein Scherengitter ist, sind die Solarpaneele ausreichend sicher gehalten und linear entlang des Führungsseils oder der Führungsstange verschiebbar. Ein Führungsseil oder eine Führungsstange ist kostengünstig und lässt sich rasch an Haltestützen oder flachen Oberflächen, beispielsweise Dächer, rasch befestigen. Ein Scherengitter stellt eine besonders stabile Ausführung eines Haltelements dar.

[0027] In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die Überführung von der Betriebsposition in die Ruheposition und vice versa durch einen Antrieb, insbesondere einen elektrischen Antrieb. Der elektrische Antrieb lässt sich einfach fernsteuern und kann die Solarpaneele in Abhängigkeit von meteorologischen Messdaten vollautomatisch zwischen den Endpositionen oder in Zwischenpositionen verschieben.

[0028] Mit Vorteil ist der Wechsel zwischen der Betriebsposition und der Ruheposition durch Sensoren gesteuert. Die Solarpaneelen lassen sich daher in Abhängigkeit von Grenzwerten, welche mit den Messwerten der Sensoren verglichen werden, in die gewünschte Position überführen. Die Solarpaneelen lassen sich daher vollautomatisch in Abhängigkeit von den vorliegenden Wetterbedingungen in die Betriebsposition oder in die Ruheposition verschieben, ohne dass eine personelle Überwachung notwendig wäre.

[0029] Zweckmässigerweise weist die Solaranlage eine Steuerung auf, die mittels Sensoren oder mittels Internet Wetterdaten wie Windstärke, Eismenge, Schneemenge, Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Sonneneinstrahlung ermittelt. Die Solarpaneelen sind entsprechend den Daten in die Schutzposition oder die Betriebsposition überführbar. Die Erfassung dieser Daten ist ausreichend, um die Solaranlage vor Einflüssen zu schützen, welche die Solaranlage beschädigen oder sogar zerstören könnten. In Abhängigkeit von der vorhandenen Sonneneinstrahlung sind die Solarpaneelen gesteuert durch die erfassten Wetterdaten auch in verschiedene Zwischenposition verschiebbar, um einen optimalen Winkel zur Sonne herzustellen.

[0030] Von Vorteil ist es, wenn die Solaranlage mit einer Notstromversorgung ausgestattet ist. Die Solaranlage bleibt dann weiter in Funktion, auch wenn die Stromversorgung unterbrochen ist. Eine Beschädigung der Solaranlage ist daher auch bei Stromausfall verhindert, da die Solarpaneelen auch bei Stromausfall in die Ruheposition überführbar sind.

[0031] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Solarpaneele in der Ruheposition in einer Einhausung aufgenommen. In der Ruheposition sind die Solarpaneelen deshalb gut geschützt, auch wenn ein Sturm oder andere extreme Wetterverhältnisse vorhanden sein sollten.

[0032] Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer Darstellung: <tb>Fig. 1:<sep>eine Draufsicht auf ein faltbares Solarpaneel <tb>Fig. 2a:<sep>eine Schnittansicht des Solarpaneels aus Fig. 1; <tb>Fig. 2b:<sep>eine Seitenansicht eines Solarpaneels in einer weiteren Ausführungsform; <tb>Fig. 2c:<sep>eine Seitenansicht des Solarpaneels aus Fig. 2b in einer eingeklappten Position. <tb>Fig. 3:<sep>eine Seitenansicht zweier nebeneinander angeordneten Solarpaneele; <tb>Fig. 4:<sep>eine Draufsicht auf ein Solarpaneel mit einer Mehrzahl von miteinander verschalteten PV-Zellen; <tb>Fig. 5:<sep>eine Draufsicht auf ein 7-fach faltbares Solarpaneel; <tb>Fig. 6:<sep>eine Schnittansicht des Solarpaneels aus Fig. 5; <tb>Fig. 7:<sep>eine Seitenansicht des Solarpaneels aus Fig. 5 in verschiedenen ausgezogenen Positionen und <tb>Fig. 8a–c<sep>Eine Seitenansicht eines Scherengitters in drei verschiedenen Positionen, welches als Halteelement dient.

[0033] In den Fig. 1 und 2 ist der prinzipielle Aufbau des erfindungsgemässen Solarpaneels gezeigt, wobei das Solarpaneel gesamthaft mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet wird. Das Solarpaneel 11 besitzt eine der Sonne zugewandte Vorderseite 13 und eine der Sonne abgewandte Rückseite 15. Eine Faltlinie 17 unterteilt das Solarpaneel 11 in ein erstes Teilpaneel 19 und in ein zweites Teilpaneel 21, welche bevorzugt die Gestalt von Rechtecken besitzen.

[0034] In der Fig. 2a sind die verschiedenen Lagen des Solarpaneels 11 gezeigt. Eine Anordnung erster Photovoltaik-Zellen 23 und einer Anordnung zweiter Photovoltaik-Zellen (PV-Zellen) 25 ist in einer Verkapselungsschicht 27 aufgenommen. Die Verkapselungs-schicht 27 beabstandet die PV-Zellen voneinander und ist aus einem transparenten Kunststoff wie Ethylenvinylacetat (EVA) oder Silikongummi gebildet Die Verkapselungsschicht 27 ist von einer lichttransparenten Folie 29 an der Vorderseite. 13 und an der Rückseite 15 umgeben. Die Folie schützt die Verkapselungsschicht 27 und besitzt eine Lichttransmission zwischen 300 und 1100 nm. Geeignet für diesen Zweck sind zum Beispiel Folien aus Teflon. Zur Versteifung des ersten und zweiten Teilpaneels 19, 21 sind an deren Rückseiten ein erster und zweiter Support 31,33 festgelegt. Da die Anforderungen an den ersten und zweiten Support 31, 33 die Versteifung der Teilpaneele 19, 21 bei niedrigem Gewicht sind, sind diese bevorzugt aus einem Verbundwerkstoff, beispielsweise einem glasfaserverstärkten Kunststoff oder einem Aluminium-Blech. Der erste und zweite Support 31, 33 können auch innerhalb der Folie 29 an der Vorder- oder der Rückseite 13, 19 angeordnet sein, beispielsweise zwischen der Verkapselungsschicht 27 und der Folie 29 oder in die Verkapselungsschicht 27 eingegossen. Sind der erste und zweite Support 31, 33 an der Vorderseite 13 angeordnet, so ist es zweckmässig für diese ein lichtdurchlässiges Material zu verwenden.

[0035] Damit das Solarpaneel 11 entlang der Faltlinie 17 definiert in Richtung der Vorderseite oder der Rückseite faltbar ist, sind im Bereich der Faltlinie 17 an der Vorderseite 13 und/ oder der Rückseite 15 Kerben 35, 37 ausgebildet, indem die Dicke der Verkapselungsschicht 27 an diesen Stellen reduziert ist Da das Solarpaneel 11 bevorzugt frei von Glas ist, ist es besonders leicht und besitzt eine Flächendichte von unter 5 kg/m<2>. Sollte eine Glasplatte als Schutz zur Anwendung kommen, so besitzt das Solarpaneel eine Flächendichte von bevorzugt weniger als 10 kg/m<2>. Dementsprechend kann eine Solaranlage geringer dimensioniert sein und folglich kostengünstiger hergestellt werden.

[0036] Um das Solarpaneel 11 in eine Solaranlage integrieren zu können, besitzt es an seinen Seitenkanten 39 Haltemittel, bevorzugt mehrere voneinander beabstandete Haken 41a. Mit diesen Haken 41 lässt sich das Solarpaneel 11 an Querstangen 43 drehbar festlegen. Die Haken 41b eines benachbarten Solarpaneels 11 sind derart versetzt zu den Haken 41a angeordnet, dass sie in dem Abstand zwischen den Haken 41a die Querstange 43 umgreifen.

[0037] In den Fig. 2b und 2c ist der Bereich der Faltlinie 17 mit einem Verstärkungselement 44 zur Verstärkung der mechanischen Verbindung ausgerüstet, um das Solarpaneel 11 nicht abzuknicken oder es nach oftmaligem Abbiegen nicht überzubeanspruchen. In den Fig. 2aund 2bist die Kerbe 35 durch eine Verjüngung 46 ersetzt. Die Verjüngung ermöglicht, dass die beiden Teilpaneele 19, 21 bis zu einem gemeinsamen Winkel von weniger als 15 Grad abgewinkelt werden können. Die Kerbe 37 bzw. Verjüngung 46 kann auch durch Durchgangsöffnungen unterbrochen sein.

[0038] Fig. 3 zeigt, dass als Halteelemente zwei im Wesentlichen parallel geführte Führungsseile 45 (bzw. Führungsstangen) vorgesehen sind. Die Führungsseile 45 sind zwischen zwei nicht dargestellten Stützen gespannt. Denkbar wäre es auch, dass die Führungsseile 45 an einer ebenen Fläche, beispielsweise an einem Dach, festgelegt sind, ohne dass Stützen zur Anwendung kommen. Parallel zu den Führungsseilen 45 sind die Querstangen 43 verschiebbar, an denen eine Mehrzahl von Solarpaneelen 11 ihrerseits drehbar gehalten ist. Fig. 3zeigt das Einziehen bzw. Zusammenschieben zweier benachbarter Solarpaneele 11 in 4 Stufen. Die Solarpaneele 11 lassen sich durch das Zusammenwirken von Faltlinien 17 und gelenkigen Übergängen zwischen benachbarten Solarpaneelen 11 in der Art eines Faltstores stufenlos von einer ausgezogen Betriebsposition in eine eingezogene Ruheposition und vice versa verschieben. Dabei lassen sich die Solarpaneele 11 alternierend in eine erste und zweite Ausrichtung bewegen. Damit sind die Solarpaneele 11 an verschiedene Sonnenstände anpassbar.

[0039] Die Fig. 4 zeigt einen möglichen Verschaltungsplan. Erste und zweite elektrische Anschlusszonen 48 und 50 ermöglichen es, dass ein Solarpaneel 11 rasch mit anderen benachbarten Solarpaneelen 11 elektrisch verbindbar ist, ohne dass zusätzliche elektrische Verkabelungen notwendig wären. Der Schaltungsplan gemäss Fig. 4 zeigt, dass die PV-Zellen des ersten und zweiten Teilpaneels 19, 21 mit PV-Zellen von benachbarten Teilpaneelen durch einfaches Verbinden an korrespondierenden Anschlusszonen 48, 50 in Serie schaltbar sind. Soll das Solarpaneel 11 überbrückt werden, oder Strom rückgeführt werden, so sind elektrische Leitungen 52 an dem Solarpaneel 11 angeordnet Die elektrischen Leitungen 52 bzw. die Verbindungen der PV-Zellen sind über die Faltlinie 17 hinweg geführt und sind derart flexibel ausgeführt, dass sie zusammen mit den Teilpaneelen 19, 21 abbiegbar sind. Zur Absicherung der einzelnen PV-Zellen können Dioden 54 vorgesehen sein, welchen einen Stromfluss, welcher einzelne PV-Zellen zerstören könnte, verhindert. Bevorzugt sind SMD-Dioden verbaut.

[0040] Wie die Fig. 5 und 6 zeigen, kann ein Solarpaneel 11 mehrere Teilpaneele 47 aufweisen. Zweckmässigerweise sind alle PV-Zellen der ersten Ausrichtung in Serie geschälten und besitzen einen ersten gemeinsamen elektrischen Anschluss 49. Genauso besitzen alle PV-Zellen der zweiten Ausrichtung einen zweiten gemeinsamen elektrischen Anschluss 51. Aus Gewichtsgründen ist die Anzahl der Teilpaneele 47 jedoch auf zehn Teilpaneele beschränkt. In der Schnittansicht der Fig. 6 ist nochmals der Schichtaufbau eines Solarpaneels 11 gezeigt, welcher die PV-Zellen 23, 25, die Verkapselungsschicht 27, die Folie 29 und die Supports 31, 33 zeigt. Die Mehrzahl der Kerben 47a–47h ermöglicht es, dass das Solarpaneel auf ein 1/8 seiner Oberfläche in der Ruheposition verkleinerbar ist. Durch diese erzielbar geringe Oberfläche ist das Solarpaneel 11 in der Ruheposition gut vor Wind und Wetter geschützt und besitzt in der Betriebsposition eine grosse nutzbare Oberfläche zur Nutzung Aufnahme der Sonnenstrahlen.

[0041] Fig. 7 zeigt das Solarpaneel 11 aus den Fig. 5und 6 in verschiedenen ausgezogenen Positionen. In der voll ausgezogenen Betriebsposition gemäss Fig. 7aschliessen die Teilpaneele mit der Vertikalen einen Winkel ein der bevorzugt grösser als 75 Grad ist. Der Winkel lässt sich in Zwischenpositionen (Fig. 7b und 7c) an den jeweiligen Sonnenstand anpassen. Auch lässt sich das Solarpaneel durch die Zwischenpositionen an Windstarken anpassen. Das Solarpaneel lässt sich also gewissermassen wie ein Segel «reffen». Damit das Solarpaneel 11 in der Ruheposition möglichst wenig Platz benötigen, schliessen die Teilpaneele 47a–47h in dieser Position einen Winkel mit der Vertikalen ein, welche bevorzugt kleiner als 10 Grad ist (Fig. 7d). In der Ruheposition können die Solarpaneele 11 in eine Einhausung aufgenommen sein. Die Einhausung bietet den Solarpaneelen 11 Schutz vor Wind und Niederschlag. Von Vorteil ist es, dass die Solarpaneele 11 keine Glasabdeckung besitzen, da diese in der Ruhestellung wegen ihrer geringen Dicke noch weiter zusammenschiebbar sind.

[0042] Benachbarte Solarpaneele 11 sind elektrisch miteinander verbunden, ohne dass dadurch das Zusammenschieben bzw. das Auseinanderziehen der Solarpaneele 11 dadurch beeinträchtigt wäre. Geeignet für die elektrische Verbindung sind insbesondere Kabel 55 oder Schleifkontakte, welche an der zweiten elektrischen Anschlusszone 50 angeschlossen sind.

[0043] In der Fig. 8a–c ist ein klappbares Scherengitter 57 gezeigt, welches als Haltelement für die hintereinander angeordneten Solarpaneele 11 dient. Das Scherengitter 57 ist zusammen mit den Solarpaneelen 11 zwischen der Ruheposition gemäss Fig. 8aund einer Betriebsposition gemäss den Fig. 8b oder 8cverschiebbar. Das Scherengitter 57 ist eine sehr stabile Ausführungsform eines Haltelements. Die Stabilität kann noch gesteigert werden, wenn zu beiden Seiten eines Faltbalgs ein Scherengitter 57 an den Solarpaneelen 11 festgelegt ist In den Fig. 8a–c sind die Teilpaneele 19, 21 an den oberen Schenkeln 59a des Scherengitters 57 angeordnet Sie könnten sich jedoch auch über die gesamt Länge der Schenkel 59 erstrecken.

[0044] Zur verschieblichen Halterung der gelenkig miteinander verbundenen Solarpaneele 11 an dem Führungsseil 13 ist es nicht notwendig, dass jedes Solarpaneel 11 an dem Haltelement gehalten ist So kann auch nur jedes zweite oder dritte Solarpaneel 11 an dem Haltelement gehalten sein.

[0045] Das fächerartige Zusammenschieben der Solarpaneele 11 ist besonders dazu geeignet, die Solaranlage vor Zerstörungen bedingt durch Witterungseinflüsse zu schützen. Zweckmässigerweise wird die Solaranlage daher durch Sensoren überwacht. Bevorzugt überwachen die Sensoren meteorologische Werte wie Windstärke, Schneefall, Niederschlagsmenge, Temperatur usw. Überschreiten bzw. Unterschreiten die erfassten Werte in einer Datenbank hinterlegte Referenzwerte, so werden die Solarpaneele 11 automatisch eingefahren oder ausgefahren. Vorzugsweise wird ein elektrischer Antrieb von den Sensoren angesteuert. Der elektrische Antrieb ist mit Angriffsmitteln mit den Solarpaneelen 11 verbunden, um die Solarpaneelen 11 automatisch zwischen der Ruheposition und der Betriebsposition zu verschieben. Als Angriffsmittel zur Übertragung von Schub- oder Zugkräften kann beispielsweise ein Seil, eine Kette oder eine Zahnstange dienen. Die Solarpaneele können mit dem Angriffsmittel jedoch auch in jede Position zwischen den beiden Endpositionen verschoben werden. Wie weiter oben bereits ausgeführt ist dies sinnvoll, um die Solarpaneelen 11 in einen optimalen Winkel zur Sonne zu bewegen. Dafür kann über einen Sensor der Strahlungswinkel der Sonne erfasst werden.

Legende

[0046] <tb>11<sep>Solarpaneel <tb>13<sep>Vorderseite <tb>15<sep>Rückseite <tb>17<sep>Faltlinie <tb>19<sep>Erstes Teilpaneel <tb>21<sep>Zweites Teilpaneel <tb>23<sep>Anordnung erster PV-Zellen <tb>25<sep>Anordnung zweiter PV-Zellen <tb>27<sep>Verkapselungsschicht <tb>29<sep>Folie <tb>31<sep>Erster Support <tb>33<sep>Zweiter Support <tb>35<sep>Kerbe <tb>37<sep>Kerbe <tb>39<sep>Seitenkanten des Solarpaneels <tb>41a, 41b<sep>Haken <tb>43<sep>Querstangen <tb>44<sep>Verstärkungselement <tb>45<sep>Führungsseile <tb>47a–47h<sep>Teilpaneele <tb>48<sep>Erste elektrische Anschlusszone <tb>49<sep>Erster elektrischer Anschluss <tb>50<sep>Zweite elektrische Anschlusszone <tb>51<sep>Zweiter elektrischer Anschluss <tb>52<sep>Elektrische Leitungen <tb>54<sep>Dioden <tb>55<sep>Kabel <tb>57<sep>Scherengitter <tb>59<sep>Schenkel des Scherengitters

Claims

1. Solarpaneel (11) mit – einer der Sonne zugewandten Vorderseite (13) und einer der Sonne abgewandten Rückseite (15), – wenigstens einer ersten und zweiten in einem Abstand voneinander angeordneten Photovoltaik-Zelle (23, 25) und – einer Verkapselungsschicht (27), in welche die wenigstens erste und zweite Photovoltaik-Zelle (23, 25) eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarpaneel (11) eine auf der Vorderseite (13) transparente Umhüllung (29) umfasst, welche die Photovoltaik-Zellen (23, 25) und die Verkapselungsschicht (27) umhüllt und dass zwischen der wenigstens ersten und zweiten Photovoltaik-Zelle (23, 25) eine Faltlinie (17) vorgesehen ist, wobei die Umhüllung mindestens im Bereich der Faltlinie (17) flexibel ist.

2. Solarpaneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltlinie (17) das Solarpaneel (11) in ein erstes und ein zweites Teilpaneel (19, 21) unterteilt, wobei auf dem ersten Teilpaneel (19) eine Anordnung erster Photovoltaik-Zellen (23) und auf dem zweiten Teilpaneel (21) eine Anordnung zweiter Photovoltaik-Zellen (25) angeordnet ist.

3. Solarpaneel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Rückseite (15) und/oder der Vorderseite (13) des ersten Teilpaneels (19) ein erster Support (31) angeordnet ist und in einem Abstand zu dem ersten Support (31) an der Rückseite (15) und/ oder der Vorderseite (13) des zweiten Teilpaneels (21) ein zweiter Support (33) angeordnet ist.

4. Solarpaneel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Support (31, 33) innerhalb der Umhüllung (29) an der Rückseite (15) und/oder der Vorderseite (13) angeordnet ist.

5. Solarpaneel nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltlinie (17) zur definierten Faltung des Solarpaneels in dem Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Support vorgesehen ist.

6. Solarpaneel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Faltungszone im Bereich der Faltlinie (17), insbesondere durch Kerben (35, 37) dünner gestaltet ist, welche Faltungszone an der Vorderseite (13) und/oder der Rückseite (15) des Solarpaneels (11) vorgesehen ist.

7. Solarpaneel nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Teilpaneel (19, 21) durch ein zusätzliches Verstärkungselement (44) miteinander verbunden sind.

8. Solarpaneel nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das das erste und zweite Teilpaneel (19, 21) relativ zueinander von einer ersten Position in eine zweite Position verschwenkbar sind, sodass sie in der ersten Position einen Winkel miteinander einschliessen, welcher kleiner als 45 Grad, bevorzugt kleiner als 25 Grad und besonders bevorzugt kleiner als 10 Grad ist und in der zweiten Position einen Winkel miteinander einschliessen, welcher grösser als 90 Grad, bevorzugt grösser als 120 Grad und besonders bevorzugt grösser als 140 Grad ist.

9. Solarpaneel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarpaneel (11) ein Flächengewicht hat, welches geringer als 16 kg/m<2>, bevorzugt geringer als 14 kg/m<2> und besonders bevorzugt geringer als 11 kg/m<2> ist

10. Solarpaneel nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei elektrische Leitungen die Faltlinie (17) vom ersten zum zweiten Teilpaneel (19, 21) überbrücken.

11. Solarpaneel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarpaneel (11) wenigstens einen elektrischen Anschluss mit wenigsten zwei Kontakten besitzt.

12. Solarpaneel nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung erster Photovoltaik-Zellen (23) und die Anordnung zweiter Photovoltaik-Zellen (25) mit Dioden, insbesondere SMD-Dioden, verschaltet sind.

13. Solarpaneel nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilpaneel (13) einen ersten elektrischen Anschluss (49) besitzt und das zweite Teilpaneel (21) einen zweiten elektrischen Anschluss (51) besitzt und dass optional eine oder mehrere Stromrückführleitungen (52) an dem Solarpaneel vorgesehen sind.

14. Solarpaneel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (29) wenigstens an der Vorderseite (13) eine Lichtdurchlässigkeit zwischen 350 und 1100 nm und bevorzugt zwischen 300 und 1200 nm aufweist

15. Solarpaneel nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarpaneel (11) Haltemittel (41) zur gelenkigen Verbindung mit benachbarten Solarpaneelen (11) aufweist, welche Haltemittel (41) vorzugsweise an Seitenkanten (39), welche im Wesentlichen parallel zu der Faltlinie (17) sind, angeordnet sind oder Haltemittel zur Verbindung mit einem Tragmechanismus aufweist, welche im Wesentlichen rechtwinklig zur Faltlinie (17) angeordnet sind.

16. Solarpaneel nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarpaneel (11) eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Teilpaneelen (47) aufweist, wobei zwischen benachbarten Teilpaneelen (47) jeweils eine Faltlinie (17) vorgesehen ist.

17. Solarpaneel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarpaneel (11) höchstens zehn erste und zehn zweite Teilpaneelen (47) umfasst

18. Solarpaneel nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Teilpaneel (19, 21) mit Photovoltaik-Zellen in Abständen kleiner als 2 mm bestückt sind, oder nur teilweise mit Solarzellen bestückt sind und/ oder eine Rückseite (15) aufweisen, die transparent oder teiltransparent ist.

19. Solaranlage mit – einem oder einer Mehrzahl von hintereinander angeordneten Solarpaneelen (11) gemäss einem der vorherigen Ansprüche und – mindestens einem Halteelement (45), an welchem die Solarpaneelen (11) gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarpaneelen (11) entlang des mindestens einen Haltelements (45, 57) mit einem Angriffsmittel von einer ausgezogenen Betriebsposition in eine eingezogene Ruheposition verschiebbar sind.

20. Solaranlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilpaneelen (21, 23, 47) eines Solarpaneels (11) entlang der Faltlinien (17) und benachbarte Solarpaneelen (11) derart miteinander verbunden sind, dass eine Schub- oder Druckkraft von einem Solarpaneel (11) auf ein benachbartes Solarpaneel (11) oder auf ein druck- und schubübertragendes Halteelement (45, 57) übertragbar ist.

21. Solaranlage nach einem der Ansprüche 19 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Solarpaneelen (11) an ihren einander zugewandten Seitenkanten (39) gelenkig miteinander verbunden sind.

22. Solaranlage nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Solarpaneelen (11) durch die gelenkige Verbindung untereinander und die Faltbarkeit an wenigstens einer Stelle jedes Solarpaneels (11) in der Art eines Faltstores zusammenschiebbar und auseinanderziehbar ist

23. Solaranlage nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Solarpaneelen (11) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.

24. Solaranlage nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltelement ein Führungsseil (45), eine Führungsstange, eine Teleskopstange oder ein Scherengitter ist.

25. Solaranlage nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Überführung von der Betriebsposition in die Ruheposition und vice versa durch einen Antrieb, insbesondere einen elektrischen Antrieb, erfolgt.

26. Solaranlage nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel zwischen der Betriebsposition und der Ruheposition durch Sensoren gesteuert ist.

27. Solaranlage nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Solaranlage eine Steuerung auf weist, die mittels Sensoren oder mittels Internet Wetterdaten wie Windstärke, Eismenge, Schneemenge, Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Sonneneinstrahlung ermittelt.

28. Solaranlage nach einem der Ansprüche 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Solaranlage mit einer Notstromversorgung ausgestattet ist.

29. Solaranlage nach einem der Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarpaneelen (11) in der Ruheposition in einer Einhausung aufgenommen sind.