DE102006028298A1

DE102006028298A1 - Solargespeistes Stromgeneratorsystem

Info

Publication number: DE102006028298A1
Application number: DE102006028298A
Authority: DE
Inventors: Werner Huber
Original assignee: Werner Huber
Current assignee: NIEDERSEER, MARGARETHA, AT
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2007-12-27

Abstract

Solargespeistes Stromgeneratorsystem, das Wechselstrom 24 Stunden am Tag zur Verfügung stellt,
dadurch gekennzeichnet,
dass es aus den folgenden Einheiten besteht:
• Solarzellen (1), die den Gleichstrom liefern,
• einem Gleichstromelektromotor (2),
• einem Wechselstromgenerator (3),
• einer Ladeeinheit für Akkumulatoren (4), wobei der Gleichstromelektromotor (2), der Wechselstromgenerator (3) und die Ladeeinheit für Akkumulatoren (4) über eine Verbindungswelle gekoppelt sind,
• Akkumulatoren (5) und einer
• Steuerelektronik (6), die mit Solarzellen (1), mit dem Gleichstromelektromotor (2), mit der Ladeeinheit für Akkumulatoren (4) und den Akkumulatoren (5) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit Solarenergie gespeistes Stromgeneratorsystem.
Bisher bekannte Systeme wandeln die von Solarzellen gelieferte Gleichspannung über ein elektronisches Regelsystem in eine Wechselspannung um, die der üblichen Netzspannung von Haus- oder Industriestrom entspricht.
Stand der Technik
Die von einer Solarzelle erzeugte Energie in Form von Gleichstrom wird nach einer Pufferung in Akkumulatoren bisher direkt von einem elektrischen Wechselrichter (Spannungsumformer, Transformator) in Wechselstrom für den Haus- oder Industriebedarf umgewandelt. Aus physikalischen Gründen kann ein elektrischer Wechselrichter bei der Erzeugung von 240 Volt oder 380 Volt Wechselstrom die Spannungserhöhung auf das benötigte Niveau nur erreichen, in dem er den hohen Ampere-Wert des Gleichstroms aus der Solarzelle in eine hohe Spannung umwandelt. Bei dieser Art der Umwandlung geht jedoch üblicherweise ca. 40% der Energie verloren. Auch funktionieren herkömmliche Anlagen bei Dunkelheit nicht mehr.
Aufgabe
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Wirkungsgrad bzw. die Energieausbeute bisher bekannter und zukünftiger Solarsysteme zu verbessern.
Ab Anfang dieses Jahrhunderts bevölkern fast 6 Mrd. Menschen die Erde. Die Industrialisierung, vor allem die in Schwellen- und Entwicklungsländern, nimmt stetig zu. Damit steigt kontinuierlich auch der Energiebedarf. Es muss berücksichtigt werden, dass die fossilen Brennstoffvorräte der Erde schnell zur Neige gehen. Nach letzten vorliegenden Berechnungen der Umweltexperten von Greenpeace, reichen die globalen Vorräte von Erdöl noch für ca. 40 Jahre, von Erdgas noch für ca. 50 Jahre und von Kohle noch für ca. 120 Jahre aus. Die Gewinnung von Tiefsee-Methan(eis) ist mit erheblichen technischen Schwierigkeiten und Kosten verbunden und steckt nach heutigem Stand noch in den Kinderschuhen. Eine Energieproduktion aus fossilen Brennstoffen ist zudem mit einer erheblichen Umweltbelastung und dem Problem der globalen Klimaerwärmung verbunden. Die Nutzungsalternative Kernenergie ist mit einem nicht unerheblichen Sicherheitsrisiko verbunden und im Vergleich bei der Herstellung von elektrischer Energie relativ teuer. Solarenergie ist neben Windkraft die umweltfreundlichste Art der Energiegewinnung.
Beschreibung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Grundprinzip des solargespeisten Stromgenerators fußt darauf, die Sonnenenergie ohne übliche Verluste und frei nach Bedarf in einer beim Verbraucher nutzbaren Energieform zur Verfügung zu stellen. Die aus der Sonneneinstrahlung gewonnene Energie steht permanent als Wechselstrom bereit. Die Erfindung besteht darin, mittels einer Solarsystemeinheit, Energie in Form von Wechselstrom rund um die Uhr, 24 Stunden am Tag, unabhängig von der vorherrschenden Sonneneinstrahlung und ohne die bisher üblichen Verluste, herzustellen.
Dazu wird die Sonnenenergie (Sonneneinstrahlung) zuerst von einer Photovoltaikanlage in Gleichstrom umgewandelt. Dieser Gleichstrom steht nun mit einer hohen Energiedichte (hohe Ampere-Zahl) zur Verfügung. Die Abnahme des Gleichstroms wird über Akkumulatoren gepuffert. Statt einer direkten Stromumwandlung über Wechselrichter, wird der Gleichstrom zum Betrieb eines extrem leistungsfähigen Gleichstromelektromotors verwendet. Dieser nutzt die hohe Energiedichte des Solarstroms physikalisch fast vollständig aus. Der Gleichstromelektromotor treibt wiederum über eine Welle einen Wechselstromgenerator an. Dieser, faktisch solargespeiste, Stromgenerator erzeugt den benötigten Wechselstrom auf dem Niveau von Haus- oder Industriespannung. Der solargespeiste Stromgenerator verbessert so den Wirkungsgrad der Photovoltaikanlage um ein Vielfaches. Tagsüber wird die Anlage mit Solarstrom betrieben, mit der vom Gleichstromelektromotor nicht benötigten, überschüssigen Energie, werden die Akkumulatoren geladen. Nachts geben dann die Akkumulatoren ihre gespeicherte Energie an den Gleichstromelektromotor ab, der über den Wechselstromgenerator weiterhin Haus- oder Industriestrom erzeugt.
Die erfindungsgemäße Einheit des solargespeisten Stromgeneratorsystems besteht hauptsächlich aus folgenden Grundelementen: Solarzellen (1), Gleichstromelektromotor (2), Wechselstromgenerator (3), Ladeeinheit für Akkumulatoren (4), Akkumulatoren (5), Steuerungselektronik (6).
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, aus Sonnenenergie nahezu verlustfrei Wechselstrom zu erzeugen. Von Solarzellen (1) produzierter Gleichstrom speist einen extrem leistungsfähigen Gleichstromelektromotor (2). Er ist über eine Ladeeinheit für Akkumulatoren (3) an Akkumulatoren (5) und über eine Verbindungswelle an einen Wechselstromgenerator (2) gekoppelt, der den Haus- oder Industriestrom erzeugt. Die Steuerelektronik (6) regelt tagsüber den Bedarf für den Gleichstromelektromotor (2) und leitet nicht benötigten Reststrom in die Akkumulatoren (5). Bei Dunkelheit schaltet die Steuerelektronik (6) auf Akkumulatoren-Betrieb. Dadurch wird 24 Stunden Haus- oder Industriestrom erzeugt.

1: Solarzellen
2: Gleichstromelektromotor
3: Wechselstromgenerator
4: Ladegerät für Akkumulatoren
5: Akkumulatoren
6: Steuerungselektronik

Claims

Solargespeistes Stromgeneratorsystem, das Wechselstrom 24 Stunden am Tag zur Verfügung stellt, dadurch gekennzeichnet, dass es aus den folgenden Einheiten besteht: • Solarzellen (1), die den Gleichstrom liefern, • einem Gleichstromelektromotor (2), • einem Wechselstromgenerator (3), • einer Ladeeinheit für Akkumulatoren (4), wobei der Gleichstromelektromotor (2), der Wechselstromgenerator (3) und die Ladeeinheit für Akkumulatoren (4) über eine Verbindungswelle gekoppelt sind, • Akkumulatoren (5) und einer • Steuerelektronik (6), die mit Solarzellen (1), mit dem Gleichstromelektromotor (2), mit der Ladeeinheit für Akkumulatoren (4) und den Akkumulatoren (5) verbunden ist.
Solargespeistes Stromgeneratorsystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstromelektromotor (2), die Ladeeinheit für Akkumulatoren (4) und der Wechselstromgenerator (3) eine gemeinsame Welle besitzen.
Solargespeistes Stromgeneratorsystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Gleichstromelektromotor (2), der Ladeeinheit für Akkumulatoren (4) und dem Wechselstromgenerator (3) eine mehrere Kupplungen oder Getriebe angeordnet sind.
Solargespeistes Stromgeneratorsystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das System oder Teile des Systems gekühlt sind
Solargespeistes Stromgeneratorsystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerelektronik (6), die mit den Solarzellen (1), mit dem Gleichstromelektromotor (2), mit der Ladeeinheit für Akkumulatoren (4) und den Akkumulatoren (5) verbunden ist, den Tag- und Nachtbetrieb regelt und sicherstellt, dass 24 Stunden am Tag Wechselstrom auf Haus- oder Industrieniveau zur Verfügung steht.