CH712171A2 - Photothermie-Modul und Photothermie-Modulfeld. - Google Patents

Abstract

Das erfindungsgemässe Photothermie-Modul umfasst ein Photovoltaikmodul (10) und einen Kühlkörper (20) mit einem Absorberblech (21) und einem Leitungsblech (22). Eine Zulaufleitung (24) für Kühlmittel erstreckt sich an einer der Längsseiten des Kühlkörpers (20) und weist an beiden Enden des Kühlkörpers (20) jeweils einen Kühlmittelanschluss auf. Eine Ablaufleitung für das Kühlmittel erstreckt sich an der anderen Längsseite des Kühlkörpers (20) und weist an beiden Enden des Kühlkörpers (20) jeweils einen Kühlmittelanschluss auf. Zudem sind mehrere, aus dem Absorberblech (21) und dem Leitungsblech (22) gebildete, nebeneinander angeordnete Querleitungen vorgesehen, die die Zulaufleitung (24) mit der Ablaufleitung verbinden.

Description

Beschreibung Technisches Gebiet [0001] Die Erfindung betrifft ein Photothermie-Modul und ein Photothermie-Modulfeld, also eine Ansammlung von Photo-thermie-Modulen, die zumindest thermisch miteinander verbunden sind. Die Photothermie-Module können darüber hinaus auch elektrisch miteinander verbunden sein.

[0002] Ein Photothermie-Modul wird auch als Hybridkollektor oder PVT (photovoltaisch-thermischer) Kollektor bezeichnet. Dabei wird die Photovoltaik, bei der die Lichtenergie der Sonne mittels Solarzellen in elektrische Energie umgewandelt wird, kombiniert mit der Solarthermie, bei der die Sonnenenergie in thermische Energie umwandelt wird. Mit einem solchen kombinierten Modul kann man die Solarthermie zur Wärmeerzeugung und die Photovoltaik zur Stromerzeugung nutzen. Ein Photothermie-Modul beziehungsweise ein Photothermie-Modulfeld kann beispielsweise zur Energieversorgung eines Gebäudes benutzt werden.

[0003] Insbesondere aus kristallinem Silizium hergestellte Photovoltaik-Zellen haben mit steigender Temperatur sinkende Wirkungsgrade. Daher bietet es sich an die Photovoltaik-Zellen zu kühlen, um einem sinkenden Wirkungsgrad entgegenzuwirken.

Stand der Technik [0004] Aus dem Stand der Technik CH 704 024 A1 ist ein Hybridkollektor bekannt. Dieser umfasst ein Photovoltaik-Ele-ment und einen Wärmetauscher, der mittels Wärmeleitpaste mit dem Photovoltaik-Element thermisch verbunden ist. Der Wärmetauscher umfasst ein erstes Rohr, das am einen Ende des Hybridkollektors angeordnet ist und als Zuleitung für das Wärmeträgermedium dient. Zudem umfasst der Wärmetauscher ein zum ersten Rohr parallel verlaufendes zweites Rohr, das am anderen Ende des Hybridkollektors angeordnet ist und als Ableitung dient. Das erste und das zweite Rohr sind über einen Durchströmungsraum verbunden, der durch zwei parallel zueinander liegende Wände gebildet wird. Im Betrieb strömt das Wärmeträgermedium durch die Zuleitung in den Durchströmungsraum und von dort durch die Ableitung wieder aus dem Wärmetauscher heraus. Dabei sucht sich das Wärmeträgermedium den Weg des geringsten Strömungswiderstands und strömt zum grössten Teil diagonal durch den Wärmetauscher. Folglich kühlt dieser diagonale Bereich des Wärmetauschers den unmittelbar darüber liegenden Bereich des Photovoltaik-Elements stärker als dessen übrigen Bereiche. Das wiederum hat zur Folge, dass das Photovoltaik-Element an verschiedenen Stellen unterschiedliche Temperaturen aufweist, was sich negativ auf den Wirkungsgrad des Photovoltaik-Elements auswirkt.

Darstellung der Erfindung [0005] Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Photothermie-Modul anzugeben, das gleichmässig gekühlt wird.

[0006] Vorteilhafterweise weist das erfindungsgemässe Photothermie-Modul einen optimierten Wirkungsgrad auf.

[0007] Die Aufgabe wird durch ein Photothermie-Modul mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

[0008] Das erfindungsgemässe Photothermie-Modul umfasst ein Photovoltaikmodul und einen Kühlkörper mit einem Absorberblech und einem Leitungsblech. Eine Zulaufleitung für Kühlmittel erstreckt sich an einer der Längsseiten des Kühlkörpers und weist an beiden Enden des Kühlkörpers jeweils einen Kühlmittelanschluss auf. Eine Ablaufleitung für das Kühlmittel erstreckt sich an der anderen Längsseite des Kühlkörpers und weist an beiden Enden des Kühlkörpers jeweils einen Kühlmittelanschluss auf. Zudem sind mehrere, aus dem Absorberblech und dem Leitungsblech gebildete, nebeneinander angeordnete Querleitungen vorgesehen, die die Zulaufleitung mit der Ablaufleitung verbinden.

[0009] Die Aufgabe wird zudem durch ein Photothermie-Modulfeld mit den in Patentanspruch 16 angegebenen Merkmalen gelöst.

[0010] Das erfindungsgemässe Photothermie-Modulfeld umfasst mehrere der oben beschriebenen Photothermie-Module, die über Kühlmittelleitungen miteinander verbunden sind.

[0011] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den abhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmalen.

[0012] Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls verlaufen die Querleitungen quer zur Zulaufleitung.

[0013] Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls weist wenigstens eine der Querleitungen Strömungshindernisse zur Erzeugung einer turbulenten Strömung auf. Damit kann die Kühlung noch gleich-mässiger erfolgen.

[0014] Bei einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls sind die Strömungshindernisse als Sicken ausgebildet. Diese sind einfach und kostengünstig herzustellen.

[0015] Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls sind die Sicken im Leitungsblech angeordnet.

[0016] Bei einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls sind die Sicken mit dem Absorberblech verschweisst.

[0017] Zudem kann bei dem erfindungsgemässen Photothermie-Modul vorgesehen sein, dass die Sicken im Absorberblech angeordnet sind.

[0018] Es ist auch möglich, dass die Sicken bei dem erfindungsgemässen Photothermie-Modul mit dem Leitungsblech verschweisst sind.

[0019] Bei dem erfindungsgemässen Photothermie-Modul können Klebzonen vorgesehen sein, an denen das Absorberblech mit dem Photovoltaikmodul verklebt ist.

[0020] Bei dem erfindungsgemässen Photothermie-Modul ist es von Vorteil, wenn sich die Klebezonen mit nicht verklebten Zonen abwechseln.

[0021] Darüber hinaus kann bei dem erfindungsgemässen Photothermie-Modul ein rahmenförmiger Bereich vorgesehen sein, in dem das Absorberblech mit dem Photovoltaikmodul verklebt ist.

[0022] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann bei dem Photothermie-Modul das Absorberblech eine dunkle Farbe aufweisen. Dadurch wird die Wärmestrahlung vom Absorberblech noch besser absorbiert.

[0023] Vorteilhafterweise ragt bei dem erfindungsgemässen Photothermie-Modul das Leitungsblech und/oder das Absorberblech über die Aussenkante des Photovoltaikmoduls hinaus. Damit wird die Absorberfläche und damit die aufnehmbare Wärmeleistung noch grösser.

[0024] Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls weist das Leitungsblech Kühlrippen auf. Das hat den Vorteil, dass damit zusätzliche Wärmeenergie aus der Umgebungsluft gewonnen werden kann.

[0025] Bei einerweiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls weist der Kühlkörper am Rand eine Aufkantung auf.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0026] Im Folgenden wird die Erfindung mit mehreren Ausführungsbeispielen anhand von 13 Figuren weiter erläutert.

Fig. 1a zeigt eine erste mögliche Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls in einer vereinfachten Darstellung in der Draufsicht.

Fig. 1b zeigt vier der erfindungsgemässen Photothermie-Module in einer Parallelschaltung.

Fig. 1c zeigt drei der erfindungsgemässen Photothermie-Module in einer weiteren Variante einer Parallelschaltung.

Fig. 1d zeigt zwei Gruppen von jeweils vier der erfindungsgemässen Photothermie-Module in Parallelschaltung, wobei die zwei Gruppen in Reihe geschaltet sind.

Fig. 1e zeigt zwölf der erfindungsgemässen Photothermie-Module in Parallelschaltung.

Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls in einer dreidimensionalen Ansicht schräg von unten.

Fig. 3 zeigt eine erste mögliche Ausführungsform des Kühlkörpers des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls in der Draufsicht.

Fig. 4 zeigt eine zweite mögliche Ausführungsform des Kühlkörpers des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls in der Draufsicht.

Fig. 5 zeigt eine erste mögliche Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls im Querschnitt.

Fig. 6 zeigt eine zweite mögliche Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls im Querschnitt.

Fig. 7a zeigt eine dritte mögliche Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls im Querschnitt.

Fig. 7b zeigt eine vierte mögliche Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls im Querschnitt.

Fig. 8 zeigt eine fünfte mögliche Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls im Querschnitt.

Fig. 9 zeigt eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Modulfelds mit mehreren der erfindungsgemässen Photothermie-Module in einer dreidimensionalen Ansicht schräg von oben.

Fig. 10 zeigt zwei benachbarte Photothermie-Module des Photothermie-Modulfelds in einer dreidimensionalen Ansicht schräg von oben im aufgebrochenen Zustand.

Fig. 11 zeigt die Untersicht einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Mo-duls in einer dreidimensionalen Ansicht.

Fig. 12 zeigt zwei benachbarte Photothermie-Module mit einer Verbindungsleitung für den Kühlmittelfluss in einer dreidimensionalen Ansicht schräg von unten.

Fig. 13a zeigt ein Verbindungselement zur Verbindung zweier Photovoltaik-Module in einer dreidimensionalen Ansicht.

Fig. 13b zeigt die Anordnung des Verbindungselements am Photovoltaik-Modul in einer dreidimensionalen Ansicht. Wege zur Ausführung der Erfindung [0027] Im Folgenden wird eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls 1 anhand der Fig. 1a und 2 weiter erläutert.

[0028] In Fig. 1a ist eine erste mögliche Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls 1 in einer vereinfachten, symbolhaften Darstellung in der Draufsicht dargestellt. Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls 1 in einer dreidimensionalen Ansicht im Querschnitt schräg von unten. Das Photothermie-Modul 1 weist, wie in Fig. 2 gezeigt, auf der Oberseite ein Photovoltaik-Modul 10 und darunter einen Kühlkörper 20 mit einem Absorberblech 21 und einem Leitungsblech 22 auf. Im Kühlkörper 20, der auch als Wärmetauscher oder Absorber bezeichnet wird, ist eine Zulaufleitung 24 für Kühlmittel vorgesehen. Die Zulaufleitung 24 wird im Folgenden auch als Transferleitung bezeichnet und weist an ihren beiden Enden jeweils einen Anschluss 23 und 24 für das Kühlmittel auf, der im Folgenden auch als Kühlmittelanschluss bezeichnet wird. Im Kühlkörper 20 ist zudem eine Ablaufleitung 27 für das Kühlmittel vorgesehen, die im Folgenden ebenfalls als Transferleitung bezeichnet wird, und die ebenfalls an ihren beiden Enden jeweils einen Kühlmittelanschluss 26 beziehungsweise einen Kühlmittelanschluss 28 aufweist. Schliesslich weist der Kühlkörper 20 mehrere Querleitungen 29 auf, die die Zulaufleitung 24 mit der Ablaufleitung 27 verbinden.

[0029] Das Kühlmittel kann beispielsweise Wasser, ein Gemisch aus Wasser und Glykol oder nur Glykol sein. Es fliesst, wie in Fig. 1a durch den Pfeil angedeutet, durch den Kühlmittelanschluss 23 in die Zulaufleitung 24 und von dort durch die Querleitungen 29 zur Ablaufleitung 27. Dabei nimmt es die vom Photovoltaikmodul 10 abgestrahlte Wärmeenergie auf und transportiert sie über den Anschluss 28 aus dem Photothermie-Modul 1 ab.

[0030] Die Querleitungen 29 sind vorzugsweise nebeneinander angeordnet. Vorteilhafterweise verlaufen sie quer zur Zulaufleitung 24 und/oder quer zur Ablaufleitung 27. Zudem kann es von Vorteil sein, wenn die Querleitungen 29 über den gesamten Kühlkörper 20 verteilt angeordnet sind. Sie sind vorzugsweise so im Kühlkörper 20 verteilt, dass eine gleichmässige Wärmeabfuhr vom Photovoltaik-Modul 10 zum Kühlkörper 20 ermöglicht wird.

[0031] Das Absorberblech 21 liegt am Photovoltaik-Modul 10 an. Eine möglichst grosse Anlagefläche zwischen Absorberblech 21 und Photovoltaik-Modul 10 sorgt für eine optimale Wärmeübertragung vom Photovoltaik-Modul 10 zum Kühlkörper 20. Das Absorberblech 21 kann mit dem Photovoltaik-Modul 10 verklebt sein.

[0032] Das Leitungsblech 22 befindet sich unterhalb des Absorberblechs 21 und bildet mit diesem die Zulaufleitung 24, die Ablaufleitung 27 und die Querleitungen 29. Das Leitungsblech 22 und/oder das Absorberblech 21 können dazu dreidimensional geformt sein. Dies kann zum Beispiel durch Tiefziehen geschehen. Das Leitungsblech 22 und das Absorberblech 21 können mittels Schweisspunkten 35 fest miteinander verbunden sein. Zusätzlich können das Leitungsblech 22 und das Absorberblech 21 auch miteinander verklebt sein. Die Verklebung kann zusätzlich zur kraftschlüssigen Verbindung der Bleche 21 und 22 auch gleichzeitig als Dichtung dienen. Vorteilhafter Weise ist die Verklebung so ausgebildet, dass sie die Zuleitung 24 und die Ableitung 27 nach aussen hin abdichtet. Die Verklebung kann dazu im äusseren, den Rahmen des Kühlkörpers bildenden Bereich 36 flächig ausgebildet sein. Die Verklebung kann auch so ausgebildet sein, dass sie die einzelnen Querleitungen 29.1 bis 29.n voneinander dichtend trennt.

[0033] Die erfindungsgemässen Photothermie-Module 1 können in annähernd beliebiger Anzahl und auf annähernd beliebe Art und Weise miteinander verbunden werden, um ein Photothermie-Modulfeld zu bilden. Die Anzahl der verwendeten Photothermie-Module 1 hängt in der Regel von der gewünschten Leistung ab, die das Photothermie-Modulfeld liefern soll. Die Anordnung der Photothermie-Module 1 kann zum Beispiel von den baulichen und gestalterischen Gegebenheiten abhängen. Das Photothermie-Modulfeld kann beispielsweise eine rechteckige Form haben, wenn es auf einem rechteckigen Satteldach angeordnet werden soll. Es kann aber auch eine quadratische Form haben, wenn es sich auf einem quadratischen Satteldach befinden soll. Das Modulfeld kann auch in Trapezform, zum Beispiel auf einem Walmdach, mit oder ohne versetzte Vertikalfugen angeordnet sein. Das Modulfeld kann auch als Fassade dienen, wobei die Transferleitungen horizontal wie auch vertikal verlaufen können.

[0034] Im Folgenden werden beispielhaft drei verschiedene Varianten des Photothermie-Modulfelds näher beschrieben.

[0035] Fig. 1b zeigt vier der erfindungsgemässen Photothermie-Module 1, die in einer Zeile angeordnet und parallel geschaltetsind. Die einzelnen Photothermie-Module 1 können baugleich sein. Sie werden über Kühlmittelleitungen 42, wie in Fig. 1b gezeigt, miteinander verbunden. Am Ende der Zeile ist der Anschluss 25 der Zuleitung 24 des letzten Photo-thermie-Moduls 1 verschlossen. Auch der Anschluss 26 in der Ablaufleitung 27 des ersten Photothermie-Moduls 1 ist verschlossen. Damit ist der Strömungsweg für das Kühlmittel festgelegt. Vorteilhafter Weise ist eine zusätzliche, externe Verrohrung der einzelnen Photothermie-Module 1 nicht nötig. Die in Fig. 1b gezeigte Variante kann beispielsweise auf einem Flachdach montiert werden, wobei die einzelne Modulreihen hintereinander (in der Regel nach Süden ausgerichtet) oder gegeneinander (in der Regel in Ausrichtung Ost-West) im ähnlichen Winkel zur Sonne aufgestellt sind.

[0036] In Fig. 1c sind drei der erfindungsgemässen Photothermie-Module in einerweiteren Variante einer Parallelschaltung dargestellt. Der Zufluss befindet sich wie bei der Variante gemäss Fig. 1b unten links. Der Abfluss ist aber nicht oben rechts, sondern oben links. Dies ist mit den erfindungsgemässen Modulen 1 möglich, da der Strömungswiderstand in den Transferleitungen 24 und 27 tiefer ist als die Summe aller Widerstände in den Querleitungen 29.1 bis 29.n. Diese Verrohrungsart hat den Vorteil, dass keine Abflussverrohrung um das ganze Modulfeld herum geführt werden muss, weil sich der Zufluss und der Abfluss bereits auf derselben Seite des Modulfelds befinden. Bei dieser Variante ist die Kühlung etwas weniger effizient als bei der Variante gemäss Fig. 1 b, weil der Strömungswiderstand in den Transferleitungen 24 und 27 von links nach rechts zunimmt. Daher sind bei der Variante gemäss Fig. 1c in der Regel weniger Module 1 miteinander verbunden als bei den übrigen Varianten.

[0037] In Fig. 1d ist eine weitere Variante des Photothermie-Modulfelds gezeigt. Dabei sind jeweils vier der erfindungsgemässen Photothermie-Module 1 in einer Zeile angeordnet. In jeder Zeile sind die Photothermie-Module 1 jeweils parallel geschaltet. Die Zeilen hingegen sind in Reihe geschaltet. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Feldverrohrung nur von einer Seite erfolgt und die Zu- oder Ableitung nicht um das ganze Modulfeld herum geführt werden muss, um den kürzesten Weg zum Wärmeabnehmer zu nehmen. Auch kann mit dieser Anordnung die Temperaturdifferenz zwischen Zu- und Ableitung erhöht werden ohne dass das Modul selber ein zu grosses Temperaturgefälle erleidet.

[0038] Eine dritte Variante des Photothermie-Modulfelds ist in Fig. 1e gezeigt. Dort sind insgesamt zwölf der erfindungsgemässen Photothermie-Module 1 in drei Zeilen angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind sämtliche Photothermie-Module 1 parallel geschaltet. Diese Anordnung wird vorteilhafterweise bei einer geneigten Dachfläche, zum Beispiel bei einem Pultdach, Schrägdach oder Satteldach gewählt. Die gesamte Dachfläche kann im idealen oder wirtschaftlichsten Temperaturbereich betrieben werden, ohne dass leistungsmindernde Temperaturdifferenzen zu gross werden.

[0039] Auch wenn die einzelnen Photothermie-Module 1 in den Fig. 1b bis 1e jeweils im Querformat angeordnet sind, heisst das nicht, dass dies zwingend so sein muss. Die einzelnen Photothermie-Module 1 können stattdessen auch im Hochformat angeordnet sein. Auch ein Modulfeld mit einer Kombination von im Quer- und im Hochformat angeordneten Photothermie-Modulen 1 ist möglich. Die Anordnung der Photothermie-Module 1 im Querformat ist allerdings besonders von Vorteil.

[0040] Fig. 3 zeigt eine erste mögliche Ausführungsform des Kühlkörpers 20 des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls 1 in der Draufsicht, wobei das Absorberblech 21 nicht dargestellt ist. Das Leitungsblech 22 kann in dem rahmen-förmigen Bereich 36 mit dem Absorberblech 21 verschweisst sein. Dies wird in der Fig. 3 durch Schweisspunkte 35 angedeutet. Die Schweisspunkte 35 können durch Punkt-schweissen entstehen. Statt Schweisspunkten sind aber auch lineare, abschnittsweise oder sogar durchgehende Schweissungen möglich, z.B. Rollenschweissen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Leitungsblech 22 in dem rahmenförmigen Bereich 36 mit dem Absorberblech 21 auch verklebt sein.

[0041] Grundsätzlich kann der Kühlkörper mit n Querleitungen 29.1 bis 29.n ausgestattet sein. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform des Kühlkörpers 20 sind n = 9 Querleitungen 29.1 bis 29.9 vorhanden. Zwischen den Querleitungen 29 weist das Leitungsblech 22 jeweils eine Sicke 32 auf, die als Trennwand zwischen den Querleitungen 29 dient. Die Sicke 32 des Leitungsblechs 22 kann mittels eines Klebstoffes mit dem Absorberblech 21 verklebt sein. Die Sicke 32 des Leitungsblechs 22 kann alternativ oder zusätzlich dazu auch mit dem Absorberblech 21 verschweisst sein. Innerhalb der Querleitung 29.1 sind eine Reihe von Strömungshindernissen 50 vorhanden, die dafür sorgen, dass das durch die Querleitung 29.1 strömende Kühlmittel verwirbelt wird. Dadurch wird die Fläche oberhalb der Querleitung 29.1 des Photovoltaik-Moduls 10 noch gleichmässiger und effizienter gekühlt. Sinngemäss das Gleiche gilt für die übrigen Querleitungen 29.2 bis 29.n.

[0042] Fig. 4 zeigt eine zweite mögliche Ausführungsform des Kühlkörpers 20 des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls 1 in der Draufsicht ohne das Absorberblech 21. Der Kühlkörper 20 gemäss Fig. 4 unterscheidet sich von dem gemäss Fig. 3 durch die Anordnung, Anzahl und Ausbildung der Strömungshindernisse 50. Bei der zweiten Ausführungsform bilden die Strömungshindernisse 50 einen geringeren Strömungswiderstand als bei der ersten Ausführungsform. Die Sicke 32 des Leitungsblechs 22 ist mit dem Absorberblech 21 punktuell verschweisst. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Sicke 32 des Leitungsblechs 22 auch mittels eines Klebstoffes mit dem Absorberblech 21 verklebt sein.

[0043] Wenn das Photothermie-Modul 1 rechteckig ausgebildet ist, ist es von Vorteil, den Kühlköper 20 ebenfalls rechteckig auszubilden. Die Kühlköper 20 in den Fig. 3 und 4 haben die Länge L und die Breite B. Die Seiten mit der Länge L werden als Längsseite 20.1 und als Längsseite 20.2 des Kühlkörpers 20 bezeichnet.

[0044] Wenn hier von Längsseite die Rede ist, heisst das nicht, dass dies die längere Seite ist. Der Begriff Längsseite soll lediglich dazu dienen, die Längsseite von der Querseite unterscheiden zu können.

[0045] Die Masse für die Breite B und die Länge L sind frei wählbar und können an die jeweiligen Bedürfnisse angepasst werden. In der Regel haben das Photovoltaik-Modul 10 und der Kühlkörper 20 in etwa die gleiche Breite B und die gleiche Länge L. Dies muss aber nicht zwingend so sein. Es kann zum Beispiel auch sein, dass die Breite B des Kühlkörpers 20 grösser als dessen Länge L ist. Auch die Breite B des Photothermie-Moduls 1 kann grösser als dessen Länge L sein.

[0046] In Fig. 5 ist ein weiterer möglicher Aufbau des äusseren Bereichs des Kühlkörpers 20 und dessen Anbindung an das Photovoltaik-Modul 10 im Querschnitt dargestellt. Das Photovoltaik-Modul 10 wird im Folgenden auch als PV-Modul oder kurzum auch als Modul bezeichnet. Das Absorberblech 21 ist etwas kleiner als das Leitungsblech 22. Im Randbereich 36 ist das Absorberblech 21 mit dem Leitungsblech 22 punktuell verschweisst, was durch die Schweisspunkte 35 angedeutet ist. Die Schweisspunkte 35 können auch länglich, linear, abschnittsweise oder sogar durchlaufend sein. Im Randbereich 36 befindet sich auch eine Klebezone 30. Dort sind das Absorberblech 21 und das Leitungsblech 22 mit der Unterseite des Photovoltaik-Moduls 10 verklebt. Als Klebstoff kann beispielsweise ein Klebstoff auf Silikonbasis dienen. Der Klebstoff dient dort auch als Dichtmasse, um den Spalt zwischen dem PV-Modul 10 und dem Absorber 20 abzudichten. Vorteilhafterweise sind dadurch das PV-Modul 10 und der Absorber 20 rahmenlos miteinander verbindbar. Dies wiederum hat den Vorteil, dass Wasser und Schnee ungehindert abfliessen beziehungsweise abrutschen können und die Module 1 weniger verschmutzen. Ebenso liegt der Absorber 20 mit Ausnahme der Klebezonen direkt auf der Rückseite des PV-Moduls 10 auf, was sich im Gegensatz zu einer vollflächigen Verklebung oder Laminierung günstig auf die direkte Wärmeübertragung auswirkt.

[0047] Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt einerweiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls 1 im Querschnitt. Bei dieser Bauform befindet sich im Randbereich des Absorberblechs 21 eine Sicke 21.1, die mit dem Leitungsblech 22 verschweisst ist. Die Schweissstelle 35 soll dies andeuten. Der äussere Rand des Absorberblechs 21 ist vom Leitungsblech 22 beabstandet. Die dadurch zwischen dem Absorberblech 21 und dem Leitungsblech 22 entstehende Fuge 33 kann mit Klebstoff aufgefüllt werden. Dadurch kann das Absorberblech 21 noch besser mit dem Leitungsblech 22 verbunden werden. Wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 5 ist auch hier in der Klebezone 30 das Absorberblech 21 mit der Unterseite des Photovoltaik-Moduls 10 verklebt.

[0048] In Fig. 7a ist ein Ausschnitt einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls 1 im Querschnitt dargestellt. Das Absorberblech 21 ist etwas grösser als das Leitungsblech 22. Der über das Leitungsblech 22 hinausstehende Teil des Absorberblechs 21 wird bei der Herstellung des Kühlkörpers 20 um die Aus-senkante des Leitungsblechs 22 gebogen. Das Absorberblech 21 ist damit nicht nur im Bereich 36 verschweisst, sondern auch formschlüssig mit dem Leitungsblech 22 verbunden. Wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 5 ist auch hier das Absorberblech 21 in der Klebezone 30 mit der Unterseite des Photovoltaik-Moduls 10 verklebt. So kann die jeweils wirtschaftlichste Verbindungsvariante in Abhängigkeit zum vorhandenen Maschinenpark gewählt werden.

[0049] Fig. 7b zeigt einen Ausschnitt einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls 1 im Querschnitt. Das Absorberblech 21 ist im Randbereich 36 - vorzugsweise rechtwinklig - aufgekantet. Die Aufkantung 37 dient, wenn das Photothermie-Modul 1 schräg aufgestellt ist, als Auflage für das PV-Modul 10. So können Eigen- und oder Schneelasten mechanisch abgestützt werden. Eine eventuell vorhandene Verklebung kann auf diese Weise entlastet werden. Stattdessen oder auch zusätzlich dazu kann auch das Leitungsblech 22 am äusseren Rand aufgekantet sein.

[0050] Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls 1 im Querschnitt. Der Randbereich 36 ist wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 5 ausgebildet. Um das Absorberblech 21 einerseits mit der Unterseite des Photovoltaik-Moduls 10 dauerhaft in Kontakt zu bringen und um es andererseits auch mit dem Leitungsblech 22 verbinden zu können, weisst das Absorberblech eine Reihe von Ausbuchtungen oder Sicken auf. Die Sicken des Absorberblechs 21 können mit dem Leitungsblech 22 verschweisst sein. Die durch die Sicken entstehenden Vertiefungen im Absorberblech 21 können mit Klebstoff aufgefüllt werden und bilden so Klebezonen 31. Der Klebstoff sorgt dafür, dass das Absorberblech 21 im Bereich der Klebezonen 31 mit der Unterseite des Photovoltaik-Moduls 10 verbunden ist und im Kontaktbereich 34 mit der Unterseite des Photovoltaik-Moduls 10 in Kontakt steht. Dadurch wird eine optimale Wärmeübertragung gewährleistet.

[0051] Fig. 9 zeigt eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Modulfelds mit mehreren der erfindungsgemässen Photothermie-Modulen 1 in einer dreidimensionalen Ansicht schräg von oben. Das Photothermie-Modulfeld wird im Folgenden auch kurzum als Modulfeld bezeichnet. Dabei sind bei den beiden Photothermie-Modulen 1 unten rechts und dem Photothermie-Modul in der mittleren Zeile rechts jeweils das Photovoltaik-Modul 10 und das Absorberblech 21 nicht dargestellt.

[0052] Fig. 10 zeigt zwei benachbarte Photothermie-Module 1 des Photothermie-Modulfelds in einer dreidimensionalen Ansicht schräg von oben im aufgebrochenen Zustand. Die Photovoltaik-Module 10 und das Absorberblech 21 sind also nicht dargestellt.

[0053] Ein Teil des Kühlmittels fliesst vom linken Photothermie-Modul 1 durch dessen Anschluss 25 über eine Kühlmittelleitung 42 (siehe Fig. 12) über den Kühlmittelanschluss 23 in die Zulaufleitung 24 des rechten Photothermie-Moduls 1. Von dort strömt es durch die Durchlässe 24.1 in die Querleitungen 29.1-29.n und dann über die Durchlässe 27.1 in die Ablaufleitung 27. Dabei nimmt es die vom Photovoltaikmodul 10 abgestrahlte Wärmeenergie auf und transportiert sie über den Anschluss 28 aus dem Photothermie-Modul 1 ab. Damit das Kühlmittel gleichmässig erwärmt wird, sind in den Querleitungen 29.1-29.n eine Reihe von Strömungshindernissen 50 vorgesehen. Diese können als Sicken im Leitungsblech 22 ausgebildet sein. An diesen Stellen kann das Absorberblech 21 mit dem Leitungsblech 22 verschweisst und/oder verklebt sein.

[0054] Zusätzlich können in einer oder mehreren der Querleitungen 29.1 bis 29.n eine oder mehrere Wirbelkanten 39 vorhanden sein, die zum Beispiel als Sicken ausgebildet sind. Sie begünstigen eine turbulente Strömung in der beziehungsweise den Querleitungen 29.1 bis 29.n. Zudem können sie die Stabilität des Bleches erhöhen.

[0055] Fig. 11 zeigt die Untersicht einerweiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemässen Photothermie-Moduls 1 in einer dreidimensionalen Ansicht. Bei dieser Ausführungsform befinden sich auf der Unterseite des Leitungsblechs 22 eine Reihe von Kühlrippen 38. Damit kann das Leitungsblech 22 auch die Umgebungswärme aufnehmen. Diese Ausführungsform ist insbesondere in Kombination mit einer Wärmepumpe von Vorteil. Die Wärmepumpe kann an den Kühlkreislauf des Photothermie-Modulfelds angeschlossen werden und so zusätzliche Wärmeenergie aus der Umgebungsluft gewinnen.

[0056] Fig. 12 zeigt zwei benachbarte Photothermie-Module 1 mit einer Verbindungsleitung 42 für den Kühlmittelfluss in einer dreidimensionalen Ansicht schräg von unten. Die Verbindungsleitung 42 kann als flexible Leitung ausgebildet sein, um Montagetoleranzen ausgleichen zu können. Zudem ist in Fig. 12 eine weitere Ausführungsform des Absorberblechs 21 dargestellt. Das Absorberblech 21 ragt über die Aussenkante 10.1 des Photovoltaik-Moduls 10 hinaus und erstreckt sich bis unter das benachbarte Photovoltaik-Modul 10. Damit kann auch die Fläche zwischen zwei benachbarten Photo-voltaik-Modulen 10 zur Wärmegewinnung genutzt werden. Darüber hinaus kann mit dieser Auskragung die Dachfläche ähnlich wie mit einem Dachziegel geschlossen werden. Die Dachfläche ist gegenüber Regenwasser dicht.

[0057] Das Absorberblech 21 kann eine dunkle Farbe aufweisen. Die dunkle Farbe kann beispielsweise schwarz sein. Dadurch wird die Wärmestrahlung noch besser absorbiert.

[0058] Alternative Varianten dazu sind ein dunkles Backsheet des PV-Moduls 10 oder eine schwarze Beschichtung des rückseitigen Glases bei einem Glas/Glas-PV-Modul. Diese Varianten sind hinsichtlich des Kosten-Nutzen-Verhältnisses noch vorteilhafter als eine dunkle Beschichtung des Absorberblechs 21.

[0059] Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäss der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich. So sind beispielsweise die verschiedenen in den Fig. 5 bis 8 gezeigten Komponenten des Photothermie-Moduls 1 auch auf eine andere als in den Figuren gezeigte Weise miteinander kombinierbar.

[0060] Zur Verbindung der Photovoltaik-Module 10 können sogenannte Junction Boxes 60 als Verbindungselemente eingesetzt werden. Diese sind dem Fachmann bekannt und können käuflich erworben werden. Eine mögliche Ausführungsform einer Junction Box 60 ist in Fig. 13a beispielhaft in einer dreidimensionalen Ansicht gezeigt. Fig. 13b zeigt die Anordnung der Junction Box 60 am Photovoltaik-Modul 10. Mit solchen Junction Boxes 60 können die Absorberflächen maximiert werden. Zudem lässt sich durch die Verwendung dieser Junction Boxes 60 die vollflächige und gleichmässige Kühlung der Photovoltaik-Module weiter verbessern.

Bezugszeichenliste [0061] 1 Photothermie-Modul 10 Photovoltaik-Modul 10.1 Aussenkante des Photovoltaik-Moduls 20 Kühlkörper 20.1 Längsseite des Kühlkörpers 20.2 Längsseite des Kühlkörpers 21 Absorberblech 21.1 Sicke am Rand des Absorberblechs 22 Leitungsblech 23 Anschluss 24 Zulaufleitung 24.1 Durchlass

Claims (16)

1. 25 Anschluss 26 Anschluss 27 Ablaufleitung 27.1 Durchlass 28 Anschluss 29 Querleitung 29.1 erste Querleitung 29.2 zweite Querleitung 29.3 dritte Querleitung 29.n n-te Querleitung 30 Klebezone 31 Klebezone 32 Sicke 33 Fuge 34 Kontaktbereich 35 Schweisssteile 36 Randbereich 37 Aufkantung 38 Kühlrippen 39 Wirbelkante 40 Anschlussleitung 41 Anschlussleitung 42 Kühlmittelleitung 50 Strömungshinderniss 60 Junction Box L Länge B Breite Patentansprüche

   1. Photothermie-Modul, - bei dem ein Photovoltaikmodul (10) vorgesehen ist, - bei dem ein Kühlkörper (20) mit einem Absorberblech (21) und einem Leitungsblech (22) vorgesehen ist, - bei dem eine Zulaufleitung (24) für Kühlmittel vorgesehen ist, die sich an einer der Längsseiten (20.1) des Kühlkörpers (20) erstreckt und an beiden Enden des Kühlkörpers (20) jeweils einen Kühlmittelanschluss (23, 25) aufweist, - bei dem eine Ablaufleitung (27) für das Kühlmittel vorgesehen ist, die sich an der anderen Längsseite (20.2) des Kühlkörpers (20) erstreckt und an beiden Enden des Kühlkörpers (20) jeweils einen Kühlmittelanschluss (26, 28) aufweist, - bei dem mehrere aus dem Absorberblech (21) und dem Leitungsblech (22) gebildete, nebeneinander angeordnete Querleitungen (29.1-29.n) vorgesehen sind, die die Zulaufleitung (24) mit der Ablaufleitung (27) verbinden.
2. 2. Photothermie-Modul nach Patentanspruch 1, bei dem die Querleitungen (29.1-29.n) quer zur Zulaufleitung (24) verlaufen.
3. 3. Photothermie-Modul nach Patentanspruch 1 oder 2, bei dem wenigstens eine der Querleitungen (29.1-29.n) Strömungshindernisse (50) zur Erzeugung einer turbulenten Strömung aufweist.
4. 4. Photothermie-Modul nach einem der vorherigen Patentansprüche, bei dem die Strömungshindernisse (50) als Sicken ausgebildet sind.
5. 5. Photothermie-Modul nach einem der vorherigen Patentansprüche, bei dem die Sicken im Leitungsblech (22) angeordnet sind.
6. 6. Photothermie-Modul nach Patentanspruch 6, bei dem die Sicken mit dem Absorberblech (21) verschweisst sind.
7. 7. Photothermie-Modul nach einem der vorherigen Patentansprüche 1 bis 5, bei dem die Sicken im Absorberblech (21) angeordnet sind.
8. 8. Photothermie-Modul nach Patentanspruch 8, bei dem die Sicken mit dem mit dem Leitungsblech (22) verschweisst sind.
9. 9. Photothermie-Modul nach vorherigen Patentansprüchen, bei dem Klebzonen (30) vorgesehen sind, an denen das Absorberblech (21) mit dem Photovoltaikmodul (10) verklebt ist.
10. 10. Photothermie-Modul nach Patentanspruch 9, bei dem sich die Klebezonen (30) mit nicht verklebten Zonen abwechseln.
11. 11. Photothermie-Modul nach einem der vorherigen Patentansprüche, bei dem ein rahmenförmiger Bereich (36) vorgesehen ist, in dem das Absorberblech (21) mit dem Photovoltaikmodul (10) verklebt ist.
12. 12. Photothermie-Modul nach einem der vorherigen Patentansprüche, bei dem das Absorberblech (21) eine dunkle Farbe aufweist.
13. 13. Photothermie-Modul nach einem der vorherigen Patentansprüche, bei dem das Leitungsblech (22) und/oder das Absorberblech (21) über die Aussenkante (10.1) des Photovoltaikmoduls (10) hinausragt.
14. 14. Photothermie-Modul nach einem der vorherigen Patentansprüche, bei dem das Leitungsblech (22) Kühlrippen (38) aufweist.
15. 15. Photothermie-Modul nach einem der vorherigen Patentansprüche, bei dem der Kühlkörper (20) am Rand eine Auf-kantung (37) aufweist.
16. 16. Photothermie-Modulfeld, das mehrere Photothermie-Module (1) nach einem der vorherigen Patentansprüche umfasst, die über Kühlmittelleitungen (42) miteinander verbunden sind.