DE102007036528A1

DE102007036528A1 - Solarmodul für die hybride Nutzung der Sonnenstrahlung

Info

Publication number: DE102007036528A1
Application number: DE102007036528A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. Bauer
Original assignee: OMEGA SOLAR VERWALTUNGS GmbH
Current assignee: OMEGA SOLAR VERWALTUNGS GmbH
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2009-02-05
Also published as: WO2009015659A2; WO2009015659A3; EP2188847A2; DE112008002799A5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Solarmodul für die Nutzung der Sonnenstrahlung zur Erzeugung von Strom oder Strom und Wärme. Dieses Solarmodul besitzt nebem der effektiven bzw. hybriden Energieumwandlung eine relativ lineare Kennlinie mit steilem Anstieg und Abfall und erzeugt eine höhere Arbeit durch ein Nachführungssystem. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, den technischen Aufwand für ein Solarmodul bei der Nachführung zur Sonnenbahn zu senken und die Solarkennlinie im weiten Bereich möglichst linear zu halten, die Stromausbeute durch eine gezielte Konzentration der Sonneneinstrahlung und bessere Kühlung zu steigern und bei hybrider Nutzung die Wärmeausbeute zu erhöhen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach sind in bzw. an einem lichtdurchlässigen röhrenförmigen Gehäuse (1) Drehlagerungen (5) angeordnet. Die Photovoltaikzellen (9) mit Träger, gegebenenfalls darunter befestigten Kühlelemente (6) und sich längs der Photovoltaikzellen (9) erstreckende Reflektoren (7) sind miteinander verbunden. Einige oder alle Elemente (6, 7, 9, 10) sind an der Drehlagerung (5) schwenkbar gelagert. Ein Antrieb (4) mit Steuereinheit ist mit diesen Elementen (6, 7, 9, 10) gekoppelt, so dass diese Elemente (6, 7, 9, 10) der Sonnenbahn nachführbar sind, wobei das Gehäuse (1) feststeht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Solarmodul für die Nutzung der Sonnenstrahlung zur Erzeugung von Strom oder Strom und Wärme. Dieses Solarmodul besitzt neben der effektiven, bzw. hybriden Energieumwandlung eine relativ lineare Kennlinie mit steilem Anstieg und Abfall und erzeugt eine höhere Arbeit durch ein Nachführungssystem.
Stand der Technik
Die Energieausbeute von Solarzellen liegt derzeit bei nur max. 16%. Zur Steigerung der Energieausbeute sind neben der Verbesserung der Effektivität der Solarzellen auch verbesserte konstruktive Lösungen für die Baueinheiten entwickelt worden.
Es ist bekannt, dass durch Kühlen der Solarzellen (Photovoltaik) die Leistung gesteigert werden kann. Eine größere praktische Anwendung erfolgte bisher aber nur in Verbindung mit der Abwärmenutzung, da der technische Aufwand im Verhältnis zur Leistungssteigerung hoch ist. Diese Baueinheiten werden als Kombisolarmodule, bzw. Hybridsysteme bezeichnet. Hier wird mittels eines Wärmeableitungssystems gleichzeitig die Wärme des Kühlkreislaufs genutzt ( DE OS 19651226 , DE 29615560 U u. a.). Die praktischen Konstruktionen hierzu sind ebenfalls relativ aufwendig. Bei den bekannten flachen Photovoltaikbaueinheiten wird ein Kühlmedium (Luft, Wasser, Spezialfluid) frei bzw. durch Leitungen unterhalb der Solarzellen nach außen abgeführt. Dort wird die Wärme durch Wärmetauscher für die Nutzung entzogen.
Röhrenbauformen werden bisher nur für Kollektoren zur Wärmegewinnung (Sonnenkollektoren) genutzt. In der Praxis besteht eine Einheit aus mehreren nebeneinander angeordneten Röhren mit einem inneren Vakuum, in diesen befestigten Reflektoren und zentral angeordneten Leitungen für die Wärmeträgerflüssigkeit. Zur Verbesserung der Wärmeableitung von den Kollektorflächen werden derzeit auch seit längerem bekannte sogenannte Heatpipes eingesetzt. Diese ersetzen die bisher üblichen Kühlleitungen im Kollektor, erfordern aber zusätzliche Wärmetauscher zur außen liegender Hauptleitung. Bei den bekannten feststehenden Sonnenkollektoren ist dieses technisch unproblematisch.
Zur Verbesserung der Energieausbeute sind für beide Nutzungssysteme Nachführungen bekannt. Durch mechanische Antriebe in Verbindung mit schwenkbar gelagerten Kollektoren bzw. Photovoltaikbaueinheiten und einer Steuereinheit werden diese dem Sonnenlauf nachgeführt. Damit ist eine ständig optimale Stellung der Kollektoren, bzw. Solarzellen zur Sonne und damit eine höhere und gleichmäßigere Energieausbeute möglich. Die Nachführungen sind allerdings technisch aufwendig und erfordern durch die Bewegung der gesamten Anlage viel Bauraum und Energie. Die Bauteile sind der Umwelt und damit einem höheren Verschleiß ausgesetzt ( US PS 4,723,535 ). Das Gleiche gilt für die Variante gemäß der US PS 4,388,481 , mehrere freistehende, bewegliche Reflektoren nachzuführen. An vielen Einsatzorten, wie z. B. auf Hausdächer, werden diese deshalb nicht verwendet.
In der DE 197 09 653 A1 wird ein Kombi-Solarelement vorgeschlagen, dass im Gehäuse, eine lichtdurchlässige Röhre, eine Vielzahl von Prismen besitzt, die einfallendes Licht auf das Wärmerohr und die Solarzellen leiten. Dieses Gehäuse ist durch die Prismenstruktur kostenaufwendig und ermöglicht nur eine begrenzt verbesserte Erfassung der Sonnenstrahlung. Außerdem beschattet das Wärmerohr die Solarzellen. Gemäß der DE 43 38 735 A1 ist in einer Vakuumröhre ein abgewinkelter Reflektor angeordnet, der das Sonnenlicht anteilig auf ein Kollektorblech und auf Photovoltaikzellen lenkt. Die gesamte Vakuumröhre ist drehbar gelagert und wird durch Verschwenken dem Sonnenstand nachgeführt, was bekanntlich aufwendig ist. Durch die Aufteilung der Sonneneinstrahlung wird jeweils nur dieser Anteil für die Wärme-, bzw. Stromerzeugung genutzt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, den technischen Aufwand für ein Solarmodul bei der Nachführung zur Sonnenbahn zu senken und die Solarkennlinie im weiten Bereich möglichst linear zu halten, die Stromausbeute durch eine gezielte Konzentration der Sonneneinstrahlung und bessere Kühlung zu steigern und bei hybrider Nutzung die Wärmeausbeute zu erhöhen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach sind in bzw. an einem lichtdurchlässigen röhrenförmigen Gehäuse (1) Drehlagerungen (5) angeordnet. Die Photovoltaikzellen (9) mit Träger, gegebenenfalls darunter befestigten Kühlelemente (6) und sich längs der Photovoltaikzellen (9) erstreckende Reflektoren (7) sind miteinander verbunden. Einige oder alle Elemente (6, 7, 9, 10) sind an der Drehlagerung (5) schwenkbar gelagert. Ein Antrieb (4) mit Steuereinheit ist mit diesen Elementen (6, 7, 9, 10) gekoppelt, so dass diese Elemente (6, 7, 9, 10) der Sonnenbahn nachführbar sind, wobei das Gehäuse (1) feststeht.
Diese Erfindung ermöglicht eine kostengünstige Nachführung. Nur die relativ leichten Elemente im Gehäuse müssen bewegt werden, wodurch die Nachführung preiswerter gefertigt werden kann und weniger Energie für die Nachführung erforderlich ist. Diese jetzt geringe Bewegungsenergie kann direkt von den Photovoltaikzellen abgenommen werden. Es entfällt der Netzanschluss sowie die Antriebe, das Gestell und die Lagerung einer großen Anlage. Alle beweglichen Elemente sind geschützt im Gehäuse angeordnet, benötigen minimale Wartung und besitzen eine hohe Lebensdauer. Die Montage der Nachführung erfolgt in der Fertigung und nicht mehr vor Ort. Weiterhin wird ein sehr hoher Anteil der direkten und ein Teil der diffusen Sonneneinstrahlung durch die Reflektoren auf die Photovoltaikzellen (9) gelenkt. Die höhere Konzentration der Sonneneinstrahlung auf die Photovoltaikzellen (9) bringt auch mehr Wärme ein. Durch die Kühlung wird die Arbeit der Photovoltaikzellen (9) effektiver und gleichzeitig mehr eingestrahlte Wärme zur weiteren Nutzung gewonnen. Es ergibt sich insgesamt eine größere als bisher mögliche Energieausbeute mit einer im weiten Bereich linearen Kennlinie.
In den Unteransprüchen 2 bis 5 sind besonders günstige Lösungsvarianten für die Lagerung der beweglichen Elemente für kurze und längere Solarmodule aufgezeigt.
Das Solarmodul nach Anspruch 2 besitzt zwei Positionsstege (2), die radial im Gehäuse (1) im Bereich der Stirnwände fest angeordnet sind. An diesen ist je eine Drehlagerung (5) annähernd mittig befestigt und in den Drehlagerungen (5) zwei Nachführungshalterungen (3) gelagert. Daran sind die Enden der Reflektoren (7), Träger (10) mit Photovoltaikzellen (9) und darunter angeordnete Kühlelemente (6) befestigt. An einem Positionsstege (2) ist der Antrieb (4) befestigt, der mit der Nabe einer Nachführungshalterung (3) in Eingriff steht. Die Elemente bilden durch die Verbindung der Reflektoren (7), Träger (10) mit Photovoltaikzellen (9) und darunter angeordnete Kühlelemente (6) eine leichte aber stabile Baueinheit und können vormontiert in das Gehäuse eingebracht werden. Alle Elemente (6, 7, 9, 10) werden der Sonnenbahn nachgeführt. Die bevorzugte Ausführung nach Anspruch 3 ist länger und besitzt deshalb mehrere Positionsstege (2), die mit Abstand radial im Gehäuse (1) fest angeordnet sind. Dadurch wird eine ausreichende Stabilität erzielt. Gemäß Anspruch 4 sind an/in den Stirnwänden des Gehäuses (1) je ein Drehlager (5) mit darin zentrisch gelagertem Dichtungskörper angeordnet, in die eine im Gehäuse (1) liegende Welle geführt ist. Durch den sich mitdrehenden Dichtungskörper können die unter dem Träger (10) mit Photovoltaikzellen (9) angeordnete Heatpipes (11) nach außen geführt werden. Weiterhin ist auch ein äußerer Antrieb über die Welle möglich. Eine drehbare Abdeckkappe an der äußeren Stirnwand des Gehäuses (1) dichtet den Innenraum ab. Entsprechend der bevorzugten Ausführung nach Anspruch 5 sind nur die Reflektoren (7) drehbar gelagert, die anderen Elemente aber fest angeordnet. Die stationären Kühlelemente (6) bzw. Heatpipes (11) können somit durch die fest angeordneten Stirnwände nach außen geführt werden.
Die Unteransprüche 6 bis 10 enthalten bevorzugte Ausführungsformen für die Anordnung der Reflektoren und deren Bezug auf die Gehäuseform. Durch einen ovalen bis elliptischen Querschnitt des lichtdurchlässigen röhrenförmigen Gehäuses (1) gemäß Anspruch 6 wird der Innenraum effektiver genutzt. Bei fest gelagertem Träger (10) mit Photovoltaikzellen (9) sind die beweglichen Reflektoren (7) im Bereich der Ebene der kleinen Durchmesser angeordnet. Parallel zu der Ebene der größten Durchmesser liegt der Träger (10) mit den Photovoltaikzellen (9). Dessen Breite erstreckt sich mit der Breite der Reflektoren (7) in der Endstellung im größten Durchmesserbereich. Entsprechend der bevorzugten Ausführung nach Anspruch 7 sind die streifenförmigen Reflektoren (7) beidseitig, längs an dem Träger (10) mit Photovoltaikzellen (9) befestigt ist. Mit der Fläche der Photovoltaikzellen (9) schließen diese einen Winkel von 100° bis 120° ein, abhängig vom Verhältnis der Breite des Trägers (10) der Photovoltaikzellen (9) zur Höhe der Reflektoren (7). Die Sonneneinstrahlung auf die Photovoltaikzellen (9) wird damit um die seitlich neben den Photovoltaikzellen (9) und einen Teil der diffus auftreffenden Anteile erhöht. Entsprechend einer weiteren Ausführungsform nach Anspruch 8 besitzen die streifenförmigen Reflektoren (7) eine Höhe von mindestens der doppelten Breite des Trägers der Photovoltaikzellen (9) und im Höhenbereich von etwa der halben und einfachen Breite des Trägers mit Photovoltaikzellen (9) eine zusätzliche Abwinklung (8) nach innen. Alle auf die hohen Reflektoren (7) einfallenden Sonnenstrahlen werden dadurch auf die Photovoltaikzellen (9) reflektiert. Gemäß Anspruch 9 bestehen der Träger (10) der Photovoltaikzellen (9) und die Reflektoren (7) aus einem einzigen, flachen, abgewinkelten Element. Das wannenförmige Profil ist preiswert aus dünnem Blech herzustellen und besitzt eine ausreichende Steifigkeit. Die Photovoltaikzellen (9) und Kühlelemente (6) sind z. B. durch Kleben an diesem befestigt. In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 10 sind an den inneren Stirnwänden des Gehäuses (1) Reflektorflächen angeordnet, die mit der Fläche der Photovoltaikzellen (9) einen Winkel von 140° bis 150° einschließen. Die Reflektorflächen ermöglichen unabhängig von der Höhe des Sonnenstandes eine Reflexion der diffusen und direkten Sonneneinstrahlung von den inneren Stirnwänden des Gehäuses (1) auf die Photovoltaikzellen (9).
Der spezielle Einsatz von Heatpipes in Solarmodulen und die konstruktiven Varianten dafür sind im Nebenanspruch 11 und den Unteransprüchen 12 bis 14 enthalten. Entsprechend Anspruch 11 sind in einem lichtdurchlässigen röhrenförmigen Gehäuse, längs auf einem Träger Photovoltaikzellen und Kühlelementen angeordnet, wobei als Kühlelement (6) mindestens eine Heatpipe (11) angeordnet ist. Die Kondensationszone der Heatpipe (11) liegt dabei entweder außerhalb des Gehäuses (1) und ist dort mit Kühlflächen oder Wärmetauschern verbunden oder ist mit einem Wärmetauscher/Wärmeleiter innerhalb des Gehäuses (1) verbunden, der nach außerhalb des Gehäuses (1) geführt ist. Die hohe Wärmeleitfähigkeit von Heatpipes wird erstmalig zur Kühlung von Photovoltaikzellen in einem Gehäuse genutzt. Die hohe Wärmekonzentration auf den Photovoltaikzellen, bedingt durch die Reflektoren, wird dadurch ausgeglichen. Die außen liegende Kondensationszone leitete die größere Wärmemenge sicher nach außen ab und kann dort verwertet oder an die Umgebung abgegeben werden. Zur Verstärkung der Kühlung und Wärmeausbeute sind gemäß Anspruch 12 unter dem, bzw. im Träger (10) der Photovoltaikzellen (9) und an den Reflektoren (7) je eine oder mehrere Heatpipes (11) angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 13 sind alle Heatpipes (11) mit der Kondensationszone im Bereich einer Drehlagerung (5) durch eine dichtende Rohrdurchführung in der Stirnwand des Gehäuses (1) nach außen geführt und dort mit Kühlflächen oder Wärmetauschern verbunden. Diese Ausführung ermöglicht ein dichtes Gehäuse, obwohl die Heatpipes zusammen mit den anderen Elementen eine lfd. Drehbewegung ausführen. Die Ausführungsform nach Anspruch 14 betrifft einen feststehenden Träger (10) mit Photovoltaikzellen (9) gemäß Anspruch 5. Da nur die Reflektoren der Sonne nachgeführt werden, sind die Heatpipes am Träger ebenfalls fest gelagert und werden mittels einfacher abdichtender Rohrdurchführungen in der Stirnwand des Gehäuses (1) nach außen geführt.
Die Unteransprüche 15 bis 18 enthalten bevorzugte Ausführungen zum Antrieb und zur Steuerung der Nachführung. In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 15 ist als Antrieb (4) für die Nachführung der Elemente (6, 7, 9, 10) zur Sonnenbahn ein Motor mit Getriebe in der Ausführung als Solar-Gleichstrom-Niederspannungs-Elektromotor angeordnet, der über eine Steuerschaltung mit den Photovoltaikzellen (9) im Gehäuses (1) als Spannungsquelle verbunden ist. Der Antrieb für die leichten und im Gehäuse geschützten Elemente (6, 7, 9, 10) erfolgt durch einen preiswerten Niederspannungs-Elektromotor, der direkt von den Solarzellen mit Strom versorgt wird. Gemäß der Ausführung nach Anspruch 16 sind einige der Photovoltaikzellen (9) im Gehäuses (1) und der Antrieb (4) über eine Steuerschaltung mit einem Kondensator verbunden, um Antriebstrom zur Rückbewegung von West nach Ost bereitzustellen. Durch diese Lösung wird die erforderlich Rückbewegung zur morgendlichen Ausgangslage mit einfachen Mitteln erreicht. Der Anspruch 17 betrifft eine bevorzugte Lösung zur Nachführung der Sonnenbewegung, bzw. Erdrotation. Diese ist gekennzeichnet durch zusätzliche, kegelförmig angeordneten Solarzellen im Gehäuse (1), welche die Lage des jeweiligen Sonnenstandes durch die Spannungsdifferenzen darstellen, so das davon abgeleitet über eine Steuerschaltung oder direkt der Motorstrom steuerbar ist. Eine weitere Variante nach Anspruch 18 ist gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung für den Antrieb (4) zur Nachführung der Elemente (6, 7, 9, 10) zur Sonnenbahn von Ost nach West, die mit einer elektronischen Zeitangabe verbunden ist, welche den jeweiligen Sonnenstand verkörpert.
Beispiele
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
1 zeigt die räumliche Darstellung eines Endabschnittes eines Solarmoduls,
2 eine räumliche Darstellung einer zweiten Ausführungsvariante mit fest gelagerten Photovoltaikzellen,
3 den Strahlengang an den Reflektoren,
4 eine Gehäuseende mit Drehlagerung und Durchführungen für Heatpipes
5 ein Diagramm mit Leistungskurven.
Gemäß 1 besitzt das Solarmodul ein Gehäuse 1, dass aus einem lichtbeständigen, durchsichtigen Kunststoffrohr besteht. Die stirnseitigen Öffnungen sind durch eingesetzte Stirnwände dicht verschlossen. An den beiden Enden des Kunststoffrohres, ohne Verbindung zu den Stirnwänden, ist je ein Positionssteg 2 eingesetzt. Dieser ist durch ein leichtes Übermaß gegenüber dem Rohrdurchmesser festgesetzt oder verklebt. In der Mitte des Positionssteges 2 befindet sich zentrisch zum Kunststoffrohr je eine Drehlagerung 5. Da in dieser nur eine langsame, begrenzte Schwenkbewegung mit geringer Belastung ausführt wird, sind einfachste Bauformen wie Gleitlager ausreichend. Das kann ein Plastering oder gesinterter Ring mit Dauerschmierstoff sein. Durch dieses Gleitlager ist eine nicht dargestellte kurze Welle geführt, an deren innerem Ende die Nachführungshalterung 3 befestigt ist. Am äußeren Ende ist ein Antrieb 4 gelagert, der sich am Positionssteg 2 abstützt. Der Antrieb besteht aus einem Gleichstrom-Niederspannungs-Elektromotor mit einem Untersetzungsgetriebe. Als Spannungsquelle können dadurch die Photovoltaikzellen 9 genutzt werden.
Die Nachführungshalterung 3 ist kürzer als der Durchmesser des Gehäuses 1. An den Enden sind die oberen Enden der Reflektoren 7 befestigt. Diese bestehen aus einem zweifach abgewinkelten länglichem Blech. Die Länge entspricht dem Abstand der beiden Nachführungshalterungen 3. Die seitlichen Schrägen haben eine größere Höhe als die Breite des Mittelstückes. Die einzelnen Maße sind vom Durchmesser des Gehäuses 1, dem Verhältnis des Mittelstückes zu den Schrägen und dem eingeschlossen Winkel abhängig. Der Winkel beträgt 100 bis 120°. Die Innenseiten sind für eine gute Reflektion poliert oder beschichtet. Im Höhenbereich von etwa der halben und einfachen Breite des Mittelstückes besteht eine zusätzliche Abwinklung (8) nach innen. Diese ist wiederum von dem Höhen/Breitenverhältnis abhängig, um die Sonneneinstrahlung auf die Enden der Schrägen auf das Mittelstück zu reflektieren. Das Mittelstück des Bleches bildet hier den Träger 10 für die Photovoltaikzellen 9.
Unter dem Träger 10 sind längs Kühlelemente 6 befestigt, welche die Wärme aus dem Blech (Reflektoren 7) und Photovoltaikzellen 9 ableiten. Die Kühlelemente 6 können als Heatpipes 11 ausgebildet sein. Am nicht dargestellten Ende des Gehäuses 1 sind diese durch die Stirnwand des Gehäuses 1 nach außen geführt. Die Ausbildung der Durchführung kann z. B. gemäß 4 erfolgen. Hier ist in einer Stirnwand ein Lager mit einem dichtenden Innenbereich befestigt, durch den die Durchführung erfolgt. Eine äußere Kappe dichtet das Lager ab. Auf die nach außen ragenden Enden der Heatpipes 11 mit dem Kondensationsbereich ist ein Kühler aufgesteckt, der die Wärme an die Umgebung abgibt. Anstatt eines Kühlers kann ein Wärmetauscher angeordnet werden, um die Abwärme weiterzuleiten.
Die beiden Nachführungshalterungen 3 bilden mit den Kühlelementen 6, den Reflektoren 7, Photovoltaikzellen 9 und dem Träger 10 eine fest verbundene Baueinheit. Diese wird zusammen mit den Positionsstegen 2, Drehlagerungen 5 und Antrieb 4 vormontiert in das Gehäuse 1 geschoben und dort fixiert. Abschließende werden die dichtenden Stirnwände aufgesetzt. Die Nachführbewegung zum Sonnenstand erfolgt durch den Antrieb 4, der die genannte Baueinheit verschwenkt. Die Nachführungslage wird zeitabhängig geregelt. Die Energie bezieht der Antrieb von den Photovoltaikzellen 9 oder speziellen Photovoltaikzellen über eine nicht dargestellte Steuerschaltung. Für die Rückbewegung in die morgendliche Ausgangslage ist weiterhin ein Kondensator im Schaltkreis eingeordnet, der zum Sonnenaufgang die erforderliche Energie bereitstellt.

1: Gehäuse
2: Positionssteg
3: Nachführungshalterung
4: Antrieb
5: Drehlagerung
6: Kühlelemente
7: Reflektor
8: Abwinkelung
9: Photovoltaikzellen
10: Träger
11: Heatpipe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19651226 [0003]
- DE 29615560 U [0003]
- US 4723535 [0005]
- US 4388481 [0005]
- DE 19709653 A1 [0006]
- DE 4338735 A1 [0006]

Claims

Solarmodul für die hybride Nutzung der Sonnenstrahlung, bestehend aus einem lichtdurchlässigen röhrenförmigen Gehäuse, mit längs in diesem auf einem Träger angeordneten Photovoltaikzellen, darrunterliegenden Kühlelementen und sich längs der Photovoltaikzellen erstreckenden Reflektoren, wobei die Photovoltaikzellen und Kühlelemente mit außen liegenden Energieabnehmern verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in bzw. an dem lichtdurchlässigen röhrenförmigen Gehäuse (1) Drehlagerungen (5) angeordnet sind, die Photovoltaikzellen (9) mit Träger (10), gegebenenfalls darunter angeordnete Kühlelemente (6) und sich längs der Photovoltaikzellen (9) erstreckende Reflektoren (7) miteinander verbunden und einige oder alle diese Elemente (6, 7, 9, 10) an den Drehlagerungen (5) schwenkbar gelagert sind, mindestens ein Antrieb (4) mit Steuereinheit mit einigen oder allen Elementen (6, 7, 9, 10) gekoppelt ist, so dass einige oder alle Elemente (6, 7, 9, 10) der Sonnenbahn nachführbar sind, wobei das Gehäuse (1) feststeht.
Solarmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Positionsstege (2) radial im Gehäuse (1) im Bereich der Stirnwände fest angeordnet sind, an diesen je eine Drehlagerung (5) annähernd mittig befestigt ist, in den Drehlagerungen (5) zwei Nachführungshalterungen (3) gelagert sind, an der die Enden der Reflektoren (7), Träger (10) mit Photovoltaikzellen (9) und darunter angeordnete Kühlelemente (6) befestigt sind und an einem Positionsstege (2) der Antrieb (4) befestigt ist, der mit der Nabe einer Nachführungshalterung (3) in Eingriff steht, so dass alle Elemente (6, 7, 9, 10) der Sonnenbahn nachführbar sind.
Solarmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Positionsstege (2) mit Abstand radial im Gehäuse (1) fest angeordnet sind, an diesen je eine Drehlagerung (5) annähernd mittig befestigt ist, in den Drehlagerungen (5) Nachführungshalterungen (3) gelagert sind, an der die jeweiligen Enden mehrerer hintereinander liegender Reflektoren (7), Träger (10) mit Photovoltaikzellen (9) und darunter angeordnete Kühlelemente (6) befestigt sind und an einem Positionsstege (2) der Antrieb (4) befestigt ist, der mit der Nabe einer Nachführungshalterung (3) in Eingriff steht, so dass alle Elemente (6, 7, 9, 10) der Sonnenbahn nachführbar sind.
Solarmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an/in den Stirnwänden des Gehäuses (1) je ein Drehlager (5) mit darin zentrisch gelagertem Dichtungskörper angeordnet ist, in den Dichtungskörpern zentrisch eine im Gehäuse (1) liegende Welle geführt ist, durch die Dichtungskörper Heatpipes (11) geführt sind, so dass die Endstücke mit der Kondensationszone außerhalb des Gehäuses (1) liegen, an der Welle Reflektoren (7), Träger (10) mit Photovoltaikzellen (9) und darunter angeordnete Heatpipes (11) befestigt sind, an einem Dichtungskörper die Welle nach außen durchgeführt und am Wellenende ein Antrieb (4) angeordnet ist und je eine drehbare Abdeckkappe an der äußeren Stirnwand des Gehäuses (1) am Dichtungskörper befestigt ist.
Solarmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (10) mit Photovoltaikzellen (9) und darunter angeordnete Kühlelemente (6) im Gehäuse (1) fest gelagert sind, an deren vier Ecken je eine Drehlagerung (5) befestigt ist, in denen die Enden einer Längsseite der Reflektoren (7) gelagert sind und an mindestens einem Ende des länglichen Trägers (10) ein Antrieb (4) angeordnet ist, der mit den Reflektoren (7) in Verbindung steht, so dass nur die Reflektoren (7) gemeinsam oder getrennt der Sonnenbahn nachführbar sind.
Solarmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtdurchlässige röhrenförmige Gehäuse (1) einen ovalen bis elliptischen Querschnitt besitzt, der Träger (10) mit den Photovoltaikzellen (9) parallel zur Ebene der größten Durchmesser und die Reflektoren (7) im Bereich der Ebene der kleinen Durchmesser angeordnet sind.
Solarmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig, längs an dem Träger (10) mit Photovoltaikzellen (9), sich nach oben erstreckend, je ein streifenförmiger Reflektor (7) befestigt ist, der mit der Fläche der Photovoltaikzellen (9) einen Winkel von 100° bis 120° einschließt.
Solarmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmigen Reflektoren (7) eine Höhe von mindestens der doppelten Breite des Trägers (10) und im Höhenbereich von etwa der halben und einfachen Breite des Trägers (10) mit Photovoltaikzellen (9) eine zusätzliche Abwinklung nach innen besitzen, so dass alle auf die Reflektoren (7) einfallenden Sonnenstrahlen auf die Photovoltaikzellen (9) reflektiert werden.
Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (10) der Photovoltaikzellen (9) und die Reflektoren (7) aus einem flachen, abgewinkelten Element bestehen.
Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den inneren Stirnwänden des Gehäuses (1) Reflektorflächen angeordnet sind, die mit der Fläche der Photovoltaikzellen (9) einen Winkel von 140° bis 150° einschließen, um die auf die inneren Stirnwände auftreffenden Sonnenstrahlen auf die Photovoltaikzellen (9) zu reflektieren.
Solarmodul für die hybride Nutzung der Sonnenstrahlung, bestehend aus einem lichtdurchlässigen röhrenförmigen Gehäuse, mit längs in diesem auf einem Träger angeordneten Photovoltaikzellen und Kühlelementen, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlelement (6) mindestens eine Heatpipe (11) im Gehäuse (1) angeordnet ist, wobei die Kondensationszone der Heatpipe (11) entweder außerhalb des Gehäuses (1) liegt und dort mit Kühlflächen oder Wärmetauschern verbunden ist, oder mit einem Wärmetauscher/Wärmeleiter innerhalb des Gehäuses (1) verbunden ist, der nach außerhalb des Gehäuses (1) geführt ist.
Solarmodul nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem bzw. im Träger (10) der Photovoltaikzellen (9) und an den Reflektoren (7) je eine oder mehrere Heatpipes (11) angeordnet ist/sind.
Solarmodul nach Anspruch 1, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, das alle Heatpipes (11) mit der Kondensationszone im Bereich einer Drehlagerung (5) durch eine dichtende Rohrdurchführung in der Stirnwand des Gehäuses (1) nach außen geführt und dort mit Kühlflächen oder Wärmetauschern verbunden sind.
Solarmodul nach Anspruch 5 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heatpipes (11) mit der Kondensationszone durch je eine dichtende Rohrdurchführung in der Stirnwand des Gehäuses (1) nach außen geführt sind.
Solarmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb (4) für die Nachführung der Elemente (6, 7, 9, 10, 11) zur Sonnenbahn ein Motor mit Getriebe in der Ausführung als Solar-Gleichstrom-Niederspannungs-Elektromotor angeordnet ist, der über eine Steuerschaltung mit den Photovoltaikzellen (9) im Gehäuses (1) als Spannungsquelle verbunden ist.
Solarmodul nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass einige der Photovoltaikzellen (9) im Gehäuses (1) und der Antrieb (4) über eine Steuerschaltung mit einem Kondensator verbunden sind, um eine Rückbewegung von West nach Ost zu ermöglichen.
Solarmodul nach den Ansprüchen 1 und 15, gekennzeichnet durch zusätzliche, kegelförmig angeordneten Solarzellen im Gehäuse (1), welche die Lage des jeweiligen Sonnenstandes durch die Spannungsdifferenzen darstellen, so das davon abgeleitet über eine Steuerschaltung oder direkt der Motorstrom steuerbar ist.
Solarmodul nach den Ansprüchen 1 und 15, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung für den Antrieb (4) zur Nachführung der Elemente (6, 7, 9, 10, 11) zur Sonnenbahn von Ost nach West, die mit einer elektronischen Zeitangabe verbunden ist, welche den jeweiligen Sonnenstand verkörpert.