CH713093A2 - Fensterladen mit zweiseitigem PV-Modul. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Photovoltaikmodul (P), wobei das Photovoltaikmodul (P) eine Vorderseite und eine Rückseite umfasst, und wobei das Photovoltaikmodul (P) geeignet ist, in einen Fensterladen (F) integriert zu werden. Das Photovoltaikmodul (P) ist geeignet, aus auf seine Vorderseite auftreffendem Licht Strom zu erzeugen, und ist geeignet, auch aus auf seine Rückseite auftreffendem Licht Strom zu erzeugen.

Description

Beschreibung Technisches Gebiet [0001] Die Erfindung betrifft ein Photovoltaikmodul gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie einen Fensterladen und ein Verfahren gemäss den nebengeordneten Ansprüchen.

Stand der Technik [0002] Photovoltaikmodule werden heutzutage vielerorts eingesetzt. Ein möglicher Einsatzort für Photovoltaikanlagen sind Gebäudefassaden, man spricht in diesem Zusammenhang auch von BIPV-Anwendungen, wobei BIPV für «building-integrated photovoltaics» steht.

[0003] Bei solchen BIPV-Anwendungen geht es nicht zwangsläufig darum, dass die verwendeten Photovoltaikmodule möglichst effizient elektrischen Strom produzieren. Vielmehr spielen bei der Integration von Photovoltaikmodulen in Gebäudefassaden auch ästhetische Aspekte eine entscheidende Rolle bei der Bewilligung von Bauprojekten.

[0004] In diesem Zusammenhang besteht unter anderem ein Bedarf an Photovoltaikmodulen, welche in die Gebäudefassade integriert werden können, ohne dass sie auf den ersten Blick als solche zu erkennen sind, und/oder ohne dass der bauliche Charakter der betreffenden Gebäude zu stark verändert wird.

[0005] Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, Photovoltaikmodule in Fensterläden zu integrieren. So offenbart beispielsweise die DE 60 2004 006 316 T2 Fensterladenflügel, in welche Photovoltaikmodule integriert sind. Die dort offenbarte Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass sie aus einer Vielzahl an Bauteilen besteht, allgemein aufwendig aufgebaut ist und zudem nicht zur dauerhaften Stromerzeugung, sondern vielmehr zum temporären Antrieb des Fensterladens geeignet ist.

Aufgabe der Erfindung [0006] Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des vorgenannten Stands der Technik zu beheben bzw. zumindest abzuschwächen. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zur Integration von Photovoltaikmodulen in Gebäudefassaden zu schaffen, durch welche der bauliche Charakter der betreffenden Gebäude möglichst wenig verändert wird, und durch welche eine dauerhafte Stromproduktion ermöglich wird. Lösung der Aufgabe [0007] Die Aufgabe wird gelöst durch ein Photovoltaikmodul, wobei das Photovoltaikmodul eine Vorderseite und eine Rückseite umfasst, wobei das Photovoltaikmodul geeignet ist, in einen Fensterladen integriert zu werden, wobei das Photovoltaikmodul geeignet ist, aus auf seine Vorderseite auftreffendem Licht Strom zu erzeugen, und wobei das Photovoltaikmodul geeignet ist, aus auf seine Rückseite auftreffendem Licht Strom zu erzeugen.

[0008] Die Lösung der Aufgabe beruht auf folgender mehrstufiger Erkenntnis: Fensterläden, insbesondere um eine vertikale Achse schwenkbare Flügelläden, welche typischerweise rechts und links der Fenster von Gebäuden angeordnet sind, typischerweise einen beachtlichen Teil zum baulichen Charakter eines Gebäudes beitragen und somit sowohl bei Bestandsbauten als auch bei Neubauten häufig vorhanden sind. Diese Fensterläden sind häufig starker Sonneneinstrahlung ausgesetzt und eignen sich daher prinzipiell als Installationsort für Photovoltaikmodule. Fensterläden eignen sich besonders gut als Installationsorte für Photovoltaikmodule, denn sie sind häufig sowieso vorhanden und können daher ideal als Basis für Photovoltaikmodule genutzt werden, ohne dass sich das Erscheinungsbild des Gebäudes zu stark verändert. Im Gegensatz dazu verändert sich das Erscheinungsbild durch Photovoltaikmodule, welche in die Fassade selbst integriert werden, deutlich stärker. Damit aber bei in Fensterläden integrierten Photovoltaikmodulen eine Stromproduktion in jedem Fall gewährleistet ist, müssen die Photovoltaikmodule in der Lage sein, sowohl bei geöffneten Fensterläden, als auch bei geschlossenen Fensterläden Strom zu erzeugen. Ein erfindungsgemässes Photovoltaikmodul, welches insbesondere in einen Fensterladen integrierbar ist und sowohl aus vorderseitig einfallendem Licht als auch aus rückseitig einfallendem Licht Strom erzeugen kann, löst somit die eingangs genannte Aufgabe.

[0009] Bei vorteilhaften Ausführungsführungsformen umfasst das Photovoltaikmodul eine Solarzelle, wobei die Solarzelle vorteilhafterweise eine bifaciale Solarzelle ist. Bevorzugt umfasst das Photovoltaikmodul eine Mehrzahl an bifacialen Solarzellen. Die Verwendung von bifacialen Solarzellen hat den Vorteil, dass die Komplexität des Photovoltaikmoduls stark reduziert werden kann, weil ein und dieselbe Solarzelle sowohl bei geöffnetem als auch bei geschlossenem Fensterladen zur Stromproduktion genutzt werden kann. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, ein Modul mit Solarzellen zu benutzen, welche zu unterschiedlichen Seiten hin ausgerichtet sind.

[0010] Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist das Photovoltaikmodul zumindest teilweise lichtdurchlässig. Dies hat den Vorteil, dass auch bei geschlossenem Fensterladen noch eine gewisse Menge an Restlicht ins Gebäude eindringt. Typische Fensterläden umfassen nämlich häufig einen Einsatz aus Streben, durch welche eben genau eine gewisse Menge an Restlicht durchgelassen wird. Ein zumindest teilweise lichtdurchlässiges - oder mit anderen Worten: semitransparentes - Photovoltaikmodul hat somit den Vorteil, dass diese typische Fensterladenfunktionalität beibehalten wird.

[0011] Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist das Photovoltaikmodul farbig, wobei bevorzugt die Vorderseite und/oder die Rückseite farbig ist bzw. sind, wobei die Vorderseite und die Rückseite bevorzugt im Wesentlichen gleichfarbig sind. Ein derartiges Photovoltaikmodul hat den Vorteil, dass es besonders gut an eine bestehende Gebäudefassade und/oder an einen bestehenden oder gewünschten Fensterladentyp anpassbar ist. Bei typischen Ausführungsformen umfasst die Vorderseite und/oder die Rückseite dazu eine Farbschicht, beispielsweise eine grüne, blaue, rote, gelbe, weisse oder schwarze Farbschicht. Die Farbschicht ist dabei bevorzugt zumindest teilweise transluzent. Es ist jedoch auch möglich, dass das Photovoltaikmodul nicht farbig, sondern zum Beispiel transparent ist.

[0012] Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst das Photovoltaikmodul eine Lichtquelle, bevorzugt eine LED, bevorzugt mehrere LEDs.

[0013] Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst das Photovoltaikmodul eine Batterie.

[0014] Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst das Photovoltaikmodul einen Blitz- und/oder Überspannungsschutz.

[0015] Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist das Photovoltaikmodul geeignet zur kabellosen und/oder kontaktlosen Energieübertragung.

[0016] Ein erfindungsgemässer Fensterladen umfasst ein erfindungsgemässes Photovoltaikmodul. Dabei ist der Fensterladen bevorzugt ein Flügelladen, welcher bevorzugt geeignet ist, um eine vertikale Achse herum geschwenkt zu werden, bevorzugt um 180 Grad.

[0017] Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst der Fensterladen einen ersten Rahmen, bevorzugt Metallrahmen, welcher das Photovoltaikmodul umgibt und/oder der Fensterladen umfasst einen zweiten Rahmen, bevorzugt Holzrahmen, welcher das Photovoltaikmodul umgibt. Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist der erste Rahmen und oder der zweite Rahmen so breit, dass eine Fläche des Photovoltaikmoduls höchstens 80%, mit Vorteil höchstens 65%, vorteilhafterweise höchstens 50% einer Fläche des gesamten Fensterladens beträgt. Ein Photovoltaikmodul, welches derart von einem Rahmen umgeben ist und somit deutlich kleiner als der gesamte Fensterladen ist, hat den Vorteil, dass es verhältnismässig leicht ist. Insbesondere ist ein Fensterladen, der beispielsweise nur zu 65% von einem erfindungsgemässen Photovoltaikmodul ausgefüllt wird, deutlich leichter, als ein Fensterladen, bei dem z.B. 95% seiner Fläche von einem erfindungsgemässen Photovoltaikmodul ausgefüllt wird. Dieses geringere Gewicht ist deswegen vorteilhaft, weil ein solcher verhältnismässig leichter Fensterladen besser in eine bestehende Gebäudefassade integriert werden kann, als ein schwererer, denn die Gefahr eines Herausbrechens von bestehenden Scharnieren aus der Gebäudefassade wird so minimiert. Es ist jedoch auch möglich, dass die Fläche des Photovoltaikmoduls im Wesentlichen der Fläche des Fensterladens entspricht und/oder dass der der Fensterladen rahmenlos ausgeführt ist.

[0018] Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst der Fensterladen eine Lichtquelle und/oder eine Batterie. Die Lichtquelle umfasst typischerweise eine LED, bevorzugt mehrere LEDs. Ganz allgemein hat eine Lichtquelle im Fensterladen hat den Vorteil, dass ein hinter dem geschlossenen Fensterladen angeordneter Raum bei geschlossenem Fensterladen von der Lichtquelle mit Strom versorgt werden kann. Die Lichtquelle ist dabei typischerweise derart am Fensterladen angeordnet, dass sie bei geschlossenem Fensterladen geeignet ist, einen Raum, an dessen Fenster der Fensterladen angeordnet ist, mit Licht zu versorgen. Eine Batterie hat den Vorteil, dass zumindest ein Teil der durch das Photovoltaikmodul erzeugten elektrischen Energie im Fensterladen selbst zwischengespeichert werden kann. Diese Batterie kann dann z.B. zum Betreiben der Lichtquelle genutzt werden. Weder eine Lichtquelle noch eine Batterie sind jedoch zwingend erforderlich. Vielmehr ist es auch möglich, das Photovoltaikmodul ganz einfach an ein Gebäudestromnetz anzuschliessen.

[0019] Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst der Fensterladen einen Blitz- und/oder Überspannungsschutz. Dazu umfasst der Fensterladen typischerweise zumindest einen Überspannungsableiter und/oder einen Varistor und/oder einen Thyristor. Ein Blitz- und/oder Überspannungsschutz hat den Vorteil, dass Beschädigungen an dem Photovoltaikmodul in Folge von direkten und insbesondere auch indirekten Blitzeinschlägen vermieden werden können. Als indirekte Blitzeinschläge werden hier Ströme und Spannungen bezeichnet, welche in Folge von nahen Blitzströmen in das Photovoltaikmodul induziert werden. Solche nahen Blitzströme können beispielsweise durch externe Blitzableiter an der Fassade oder durch Regenrinnen in unmittelbarer Nähe der Fensterläden fliessen.

[0020] Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist der Fensterladen geeignet, kabellos und/oder kontaktlos Energie an ein Gebäudestromnetz zu übertragen. Bei typischen Ausführungsformen umfasst der Fensterladen dazu einen Schleifkontakt, welcher vorteilhafterweise geeignet ist, mit einer Aufhängung des Fensterladens elektrisch zusammenzuwirken und/oder der Fensterladen umfasst eine Vorrichtung zur kontaktlosen Energieübertragung, beispielsweise eine induktive Energieübertragungsvorrichtung. Dies hat den Vorteil, dass keine Verkabelung notwendig ist. Alternativ können jedoch auch Kabel verwendet werden.

[0021] Bei einem erfindungsgemässen Verfahren zum Renovieren eines Gebäudes wird in einen bestehenden Fensterladen ein erfindungsgemässes Photovoltaikmodul eingesetzt und/oder der bestehende Fensterladen wird durch einen erfindungsgemässen Fensterladen ersetzt.

FIGURENBESCHREIBUNG

[0022] Nachfolgend wird die Erfindung mit Hilfe von Zeichnungen näher beschrieben, wobei zeigen:

Fig. 1: eine schematische Frontansicht eines herkömmlichen Fensterladens,

Fig. 2: eine schematische Frontansicht eines erfindungsgemässen Fensterladens,

Fig. 3: eine schematische Frontansicht eines weiteren erfindungsgemässen Fensterladens, und

Fig. 4: eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemässen Photovoltaikmoduls.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele [0023] Fig. 1 zeigt eine schematische Frontansicht eines herkömmlichen Fensterladens L. Der Fensterladen L umfasst einen Rahmen 1, welcher typischenweise aus Holz ist, und ein Innenteil 2, welches eine Mehrzahl an Leisten umfasst. Durch nicht näher bezeichnete Zwischenräume zwischen diesen Leisten kann Licht hindurchtreten. Mittels zweier Befestigungen 3 (z.B. Scharniere) kann der Fensterladen L an einer Gebäudefassade befestigt werden.

[0024] Fig. 2 zeigt eine schematische Frontansicht eines erfindungsgemässen Fensterladens F. Der Fensterladen F ist dem in Fig. 1 gezeigten Fensterladen L sehr ähnlich, jedoch ist im Fensterladen F der Innenbereich 2 durch ein erfin-dungsgemässes Photovoltaikmodul P ersetzt worden. Dieses Photovoltaikmodul P umfasst eine Mehrzahl an Solarzellen 4. Diese Solarzellen 4 sind bifaciale Solarzellen, welche sowohl Licht, welches aus Betrachtersicht auf das Photovoltaikmodul P fällt, als auch Licht, welches von der dem Bertachter abgewandten Seite des Fensterladens F auf das Photovoltaikmodul P fällt, in elektrischen Strom umzuwandeln vermögen. Das Photovoltaikmodul P hat eine Fläche, welche in etwa 52% einer Gesamtfläche des Fensterladens F entspricht.

[0025] Fig. 3 zeigt eine schematische Frontansicht eines weiteren erfindungsgemässen Fensterladens F. Der in Fig. 3 dargestellte Fensterladen F entspricht im Wesentlichen dem in Fig. 2 dargestellten Fensterladen F, jedoch umfasst der Fensterladen F in Fig. 3 keinen breiten Holzrahmen 1 sondern lediglich einen schmalen Metallrahmen 1. Die Fläche des Photovoltaikmoduls P ist fast so gross, wie die Gesamtfläche des Fensterladens F - mit anderen Worten: Das Photovoltaikmodul P füllt den Fensterladen F fast zur Gänze aus, nämlich bis auf den schmalen, bevorzugt höchstens 5 cm breiten Metallrahmen 1, welcher das Photovoltaikmodul P umgibt.

[0026] Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemässen Photovoltaikmoduls P. Das Photovoltaikmodul P umfasst in seiner Mitte eine Mehrzahl an bifacialen Solarzellen 4. Zwischen den bifacialen Solarzellen 4 sind Lücken 5 angeordnet, so dass das Photovoltaikmodul P zumindest teilweise lichtdurchlässig ist. Die Solarzellen 4 sind zwischen einer ersten Schmelzfolie 7.1 und einer zweiten Schmelzfolie 7.2 eingebettet. Auf einer Vorderseite des Photovoltaikmoduls P ist eine erste Glasscheibe 6.1 angeordnet, und auf einer Rückseite des Photovoltaikmoduls P ist eine zweite Glasscheibe 6.2 angeordnet. Die erste Glasscheibe 6.1 umfasst auf ihrer Rückseite - also ihrer der ersten Schmelzfolie 7.1 zugewandten Seite - eine erste farbige Bedruckung 8.1. Die Vorderseite des Photovoltaikmoduls P erscheint einem Betrachter somit farbig - mit anderen Worten: die Vorderseite des Photovoltaikmoduls P ist farbig. Analog dazu umfasst die zweite Glasscheibe 6.2 des Photovoltaikmoduls P eine zweite farbige Bedruckung 8.2. Die farbigen Bedruckungen 8.1, 8.2 sind in Fig. 4 durch kleine horizontale Strichlein dargestellt. Die farbigen Bedruckungen 8.1 und 8.2 können gleichfarbig oder auch verschiedenfarbig sein. Das in Fig. 4 gezeigte Photovoltaikmodul P ist geeignet, aus Licht, welches auf seine Vorderseite auftrifft, elektrischen Strom zu erzeugen. Da die Solarzellen 4 bifaciale Solarzellen sind, ist das Photovoltaikmodul P zudem geeignet, auch aus Licht, welches aufseine Rückseite auftrifft, elektrischen Strom zu erzeugen.

[0027] Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr wird der Schutzumfang durch die Patentansprüche bestimmt.

Bezugszeichenliste [0028] 1 Rahmen 2 Innenteil 3 Befestigung 4 Solarzelle 5 Lücke 6.1.6.2 Glasscheibe 7.1.7.2 Schmelzfolie 8.1.8.2 Bedruckung

Claims (10)

1. L Herkömmlicher Fensterladen F Erfindungsgemässer Fensterladen P Photovoltaikmodul Patentansprüche

   1. Photovoltaikmodul (P), wobei das Photovoltaikmodul (P) eine Vorderseite und eine Rückseite umfasst, wobei das Photovoltaikmodul (P) geeignet ist, in einen Fensterladen (F) integriert zu werden, wobei das Photovoltaikmodul (P) geeignet ist, aus auf seine Vorderseite auftreffendem Licht Strom zu erzeugen dadurch gekennzeichnet, dass das Photovoltaikmodul (P) geeignet ist, aus aufseine Rückseite auftreffendem Licht Strom zu erzeugen.
2. 2. Photovoltaikmodul (P) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Photovoltaikmodul (P) eine Solarzelle (4) umfasst, wobei die Solarzelle (4) vorteilhafterweise eine bifaciale Solarzelle (4) ist.
3. 3. Photovoltaikmodul (P) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Photovoltaikmodul (P) zumindest teilweise lichtdurchlässig ist.
4. 4. Photovoltaikmodul (P) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Photovoltaikmodul (P) farbig ist, wobei bevorzugt die Vorderseite und/oder die Rückseite farbig ist bzw. sind, wobei die Vorderseite und die Rückseite bevorzugt im Wesentlichen gleichfarbig sind.
5. 5. Fensterladen (F), umfassend ein Photovoltaikmodul (P) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
6. 6. Fensterladen (F) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fensterladen (F) einen ersten Rahmen (1), bevorzugt Metallrahmen, umfasst, welcher das Photovoltaikmodul umgibt und/oder dass der Fensterladen einen zweiten Rahmen, bevorzugt Holzrahmen umfasst, welcher das Photovoltaikmodul (P) umgibt.
7. 7. Fensterladen (F) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fensterladen (F) eine Lichtquelle und/oder eine Batterie umfasst.
8. 8. Fensterladen (F) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fensterladen (F) einen Blitz-und/oder Überspannungsschutz umfasst.
9. 9. Fensterladen (F) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fensterladen (F) geeignet ist, kabellos und/oder kontaktlos Energie an ein Gebäudestromnetz zu übertragen.
10. 10. Verfahren zum Renovieren eines Gebäudes, dadurch gekennzeichnet, dass in einen bestehenden Fensterladen (L) ein Photovoltaikmodul (P) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 eingesetzt wird und/oder dass der bestehende Fensterladen (L) durch einen Fensterladen (F) nach einem der Ansprüche 4 bis 9 ersetzt wird.