DE102004004465A1

DE102004004465A1 - Photovoltaischer Solargenerator

Info

Publication number: DE102004004465A1
Application number: DE102004004465A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Asteriadis
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2005-08-18
Also published as: WO2005074040A2; WO2005074040A3

Abstract

Der Solargenerator besteht im wesentlichen aus flachbandartigen photovoltaischen Solarmodulen, die weitestgehend freitragend über einem Reflektor angeordnet und an ihrem einen Ende mit einer Kontaktschiene verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Solargenerator mit mehreren langgestreckten, in gemeinsamer Ebene angeordneten Solarmodulen mit streifenartig angeordneten photovoltaischen Solarzellen zur Umwandlung von Licht, insbesondere der Sonne, in elektrische Energie, sowie mit einer Reflektoranordnung, die zwischen die streifenartig angeordneten Solarzellen einfallendes Licht auf die Solarzellen lenkt.
Derartige Solargeneratoren sind aus der WO 00/79593 A1 bekannt. Gemäß dieser Druckschrift besteht ein Solargenerator aus einer Vielzahl von paneelartigen Solarmodulen, die auf ihrer dem Licht zugewandten Seite in schmalen Streifen hintereinander angeordnete photovoltaische Solarzellen tragen, wobei zwischen den Solarzellenstreifen spitzdachförmig profilierte Reflektoren angeordnet sind, derart, dass die eine Dachseite auftreffendes Licht auf die dieser Dachseite benachbarte Solarzellenreihe lenkt, während die andere Dachseite das auffallende Licht in entsprechender Weise zu der dieser Dachseite benachbarten Solarzellenreihe reflektiert. In Draufsicht auf die Solarmodule haben die dachprofilförmi gen Reflektoren etwa die gleiche Breite wie die Solarzellenreihen.
Derzeit in der Praxis verwendete photovoltaische Solargeneratoren bestehen aus rechteckförmigen flächigen Modulen, die auf ihrer dem Licht zugewandten Seite ganzflächig mit Solarzellen bestückt sind. Diese Module werden zu großflächigen Tafeln zusammengefasst.
Bislang erfordern photovoltaische Solargeneratoren auf Grund der notwendig großen Zahl relativ teuerer Solarzellen einen unverhältnismäßig hohen Preis und Installationsaufwand, so dass photovoltaische Solargeneratoren nur eine geringe Verbreitung gefunden haben. Die hohen Installationskosten beruhen u.a. darauf, dass mit bisherigen Anlagen eine wünschenswerte Stromausbeute nur erreichbar ist, wenn die Gesamtleistungskapazität der Solarzellen groß ist bzw. eine sehr große Zahl von Solarzellen eingesetzt wird. Darüber hinaus war bisher auch ein hoher Aufwand zur elektrischen Verschaltung der Solarmodule notwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Installationskosten von Solargeneratoren deutlich zu vermindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß vorzugsweise dadurch gelöst, dass die Solarmodule als langgestreckte Flachbandelemente mit beidseitig angeordneten, bzw. von beiden Seiten mit Licht beaufschlagbaren photovoltaischen Zellen ausgebildet und unter Freilassung streifenförmiger Abstandszonen zwischen benachbarten Flachbandelementen im wesentlichen freitragend vor einer Reflektorfläche angeordnet sind.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, Reflektoren dazu einzusetzen, auch die gegenüber direktem Lichteinfall abgeschattete Rückseite flächiger Solarmodule mit Licht zu beaufschlagen. Dadurch wird einerseits der einem Solarmodul zugeführte Lichtstrom vergrößert. Andererseits verteilt sich der Lichtstrom auf eine große Oberfläche, so dass eine übermäßige Erhitzung und ein damit einhergehender absinkender Wirkungsgrad der Solarmodule vermieden wird. Im Übrigen wird einer unerwünschten Erhitzung der Solarmodule auch durch deren im wesentlichen freitragende Anordnung vor der Reflektorfläche und die damit mögliche weitestgehend ungehinderte Luftzirkulation beidseitig der Solarmodule entgegengewirkt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzen die Abstandszonen zwischen den flachbandartigen Solarmodulen zumindest etwa die dreifache Breite der Flachbänder. Damit wird eine „aufgelockerte" Anordnung der Solarmodule gewährleistet.
Desweiteren kann zweckmäßig vorgesehen sein, die Reflektorfläche wellenförmig mit zu den Längsachsen der Flachbänder parallelen Wellentälern und -kämmen auszubilden, wobei jede Abstandszone zwischen benachbarten Flachbandmodulen nur von einem mittigen Wellenkamm durchsetzt wird. Damit lenken die Reflektorbereiche beidseitig des Wellenkammes auftreffendes Licht zu den Rückseiten der beiden benachbarten Flachbandmodule um.
Jeweils mittig unter jedem Flachbandmodul kann ein weiterer Wellenkamm vorgesehen sein, an dem das jeweilige Flachbandmodul direkt oder indirekt gehaltert ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung, für die selbstständiger Schutz beansprucht wird, kann vorgesehen sein, dass die Solarmodule elektrisch mit modulseitigen standartisierten Kontakten an passende standartisierte Gegenkontakte einer Kontaktschiene anschließbar sind.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass jede Kontaktschiene mit einer Gruppe der flachbandförmigen Solarmodule verbindbar bzw. verbunden und quer zu den Längsachsen der Flachbänder an deren einem Ende anbringbar bzw. angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein besonders übersichtlicher modularer Aufbau geschaffen, wobei einerseits die flachbandförmigen Solarmodule und andererseits auch die Kontaktschiene vergleichsweise leicht austauschbar sind.
Zweckmäßig können innerhalb des Gehäuses der Kontaktschiene elektrische Komponenten, wie insbesondere Wechselrichter, geschützt untergebracht sein, so dass der Solargenerator ohne weiteres zur Stromeinspeisung mit einem elektrischen Wechselstromnetz verbindbar ist.
Außerdem können die Kontaktschienen Stromsammelschienen besitzen, die bei aneinander anschließenden Kontaktschienen einen durchlaufenden elektrischen Stromweg bilden, so dass mehrere Solargeneratoren gemeinsam mit dem Wechselstromnetz verbindbar sind.
Im Übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben wird.
Schutz wird nicht nur für ausdrücklich angegebene bzw. dargestellte Merkmalskombinationen beansprucht. Vielmehr soll sich der Schutz auf prinzipiell beliebige Unterkombinationen der Merkmale beziehen.
Es zeigt
1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Solargenerators,
2 einen Ausschnitt II der 1 und
3 einen Ausschnitt III der 1.
Der erfindungsgemäße Solargenerator besteht im wesentlichen aus flachbandartigen photovoltaischen Solarmodulen 1, die weitestgehend freitragend über einem Reflektor 2 angeordnet und an ihrem einen Ende mit einer Kontaktschiene 3 verbunden sind.
Die Solarmodule 1 besitzen eine streifenförmige oberseitige Glasscheibe 4 sowie eine entsprechende streifenförmige untere Glasscheibe 5. Beide Glasscheiben sind hochtransparent ausgebildet und unter Zwischenschaltung photovoltaischer Solarzellen 7, die rasterartig auf transparenten Trägern angeordnet sein können, miteinander dicht verbunden. Gegebenenfalls können die Glasscheiben 4 und 5 auch einen Kasten zur Aufnahme der Solarzellenanordnungen bilden, die ggf. nach Art von Steckkarten ausgebildet sind, welche sich in nicht näher dargestellte, innerhalb von Randleisten 6 untergebrachte elektrische Kontaktleisten einsetzen lassen.
Der Reflektor 2 besitzt vorzugsweise ein Wellenprofil, dessen Täler und Kämme jeweils parallel zu den Längsachsen der Solarmodule 1 erstreckt sind.
Vorzugsweise liegt jeweils ein Wellenkamm mittig unter einem der Solarmodule 1, wobei dieser Wellenkamm insbesondere an den Enden des Solarmoduls mit nicht dargestellten Halterungen versehen sein kann, in die sich das jeweilige Solarmodul 1 einsetzen lässt.
Desweiteren kann der Reflektor 2 jeweils mittig zwischen benachbarten Solarmodulen 1 einen Wellenkamm aufweisen, so dass beidseitig des Wellenkammes auf den Reflektor 2 auftreffendes Licht besonders wirksam gegen die Unterseiten der benachbarten Solarmodule 1 reflektiert wird.
Im dargestellten Beispiel ist das Profil des Reflektors 2 beidseitig der letztgenannten Wellenkämme parabolartig. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Profile oder im wesentlichen ebene Reflektoren möglich. Zumindest bei stationär angeordneten Solargeneratoren ist die Form des Reflektors 2 von weniger großer Bedeutung, da der Solargenerator nicht dem Sonnenstand nachgeführt werden kann und dementsprechend die Sonne unter ständig wechselnden Winkeln auf den Solargenerator einfällt.
Die Kontaktschiene 3 ist vorzugsweise über nicht näher dargestellte standardisierte Kontakte mit entsprechend standardisierten Gegenkontakten an den zugewandten Enden der Solarmodule verbunden, wobei zweckmäßig vorgesehen ist, dass das Gehäuse der Kontaktschiene alle elektrischen Komponenten, wie insbesondere Wechselrichter aufnimmt, die notwendig sind um den Solargenerator mit einem elektrischen Wechselstromnetz zur Einspeisung elektrischer Energie zu verbinden.
Im Übrigen kann innerhalb der Kontaktschiene 3 eine Stromschienenanordnung vorgesehen sein, die sich elektrisch in die Stromschienenanordnung einer nachfolgenden Kontaktschiene 3 eines zu einem Solargenerator benachbarten Solargenerators fortsetzt. Dadurch können mehrere Solargeneratoren gemeinsam ohne größeren Installationsaufwand mit dem Wechselstromnetz gekoppelt werden.
Abweichend von der zeichnerisch dargestellten Ausführungsform können die streifenartigen Solarmodule gegebenenfalls auch „hochkant" angeordnet sein, d.h. die Glasscheiben 4 und 5 nehmen gegenüber der Lage in der Zeichnung eine bezüglich der Längsachse der Module 1 um 90° gedrehte Lage ein.
Außerdem sind auch rohrförmige Solarmodule denkbar.

Claims

Solargenerator mit mehreren langgestreckten, in gemeinsamer Ebene angeordneten Solarmodulen (1) mit streifenartig angeordneten photovoltaischen Solarzellen (7) zur Umwandlung von Licht, insbesondere der Sonne, in elektrische Energie, sowie mit einer Reflektoranordnung (2), die zwischen die streifenartig angeordneten Solarzellen einfallendes Licht auf die Solarzellen lenkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarmodule (1) als von mehreren Seiten mit Licht beaufschlagbare photovoltaische Zellen ausgebildet und unter Freilassung streifenförmiger Abstandszonen zwischen benachbarten Solarmodulen im wesentlichen freitragend vor einer Reflektorfläche (2) angeordnet sind.
Solargenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarmodule (1) als langgestreckte Flachbandelemente mit zur Reflektorebene etwa paralleler Flachbandebene ausgebildet sind.
Solargenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die photovoltaischen Zellen beidseitig der Flachbandelemente angeordnet sind.
Solargenerator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandszonen zumindest etwa die doppelte Breite der Flachbänder aufweisen.
Solargenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorfläche (2) wellenförmig mit zu den Längsachsen der Flachbänder parallelen Wellentälern und -kämmen ausgebildet ist, wobei die Abstandszone nur von einem mittigen Wellenkamm durchsetzt wird.
Solargenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mittig unter jedem Flachband (1) eine wellenkammartige Erhebung des Reflektors (2) erstreckt ist, wobei das jeweilige Flachband direkt oder indirekt an dieser Erhebung gehaltert ist.
Solargenerator mit mehreren flächigen, in gemeinsamer Ebene erstreckten Solarmodulen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarmodule (1) elektrisch mit modulseitigen standardisierten Kontakten an passende standardisierte Gegenkontakte einer Kontaktschiene (3) anschließbar sind.
Solargenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kontaktschiene (3) mit einer Gruppe der flachbandförmigen Solarmodule (1) verbindbar bzw. verbunden und quer zu den Längsachsen der Flachbänder an deren einem Ende anbringbar bzw. angeordnet ist.
Solargenerator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses der Kontaktschiene (3) elektrische Komponenten, wie insbesondere Wechselrichter, geschützt untergebracht sind.