DE102007051603A1 - Solar plant for converting solar energy into electrical energy, has tubular solar cell carriers which are provided with solar active elements on circumferential surface - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie gemäß Patentanspruch 1.The The invention relates to a plant for the conversion of solar energy into Electrical energy according to claim 1.
Angesichts
der sich abzeichnenden Ressourcenverknappung und Klimaproblematik
in Zusammenhang mit der Verbrennung fossiler Energieträger
besteht ein hohes Interesse an regenerativer Energiegewinnung. Ein
wichtiges Feld stellt in diesem Zusammenhang die Nutzung der Solarenergie
da. Für die direkte Umsetzung von Solarenergie in elektrische
Energie ist der Einsatz von Solarzellen beispielsweise aus der
In diesen Solaranlagen werden die Solarzellen als Flächenelemente möglichst in Südrichtung in einem Winkel von 45° ausgerichtet, um einen optimalen Wirkungsgrad zu erreichen. Üblicherweise liegt der Wirkungsgrad von Solarzellen auf Siliziumbasis jedoch nur bei etwa 15 bis 20%.In These solar plants are the solar cells as surface elements aligned as far as possible in the south direction at an angle of 45 °, to achieve optimum efficiency. Usually However, the efficiency of silicon-based solar cells lies only at about 15 to 20%.
Bekannt ist danach auch, Solarelemente dem Sonnenstand folgend mittels einer Mechanik in der optimalen Position zur größten Strahlungsintensität hin auszurichten. Solche Anlagen sind jedoch teuer in der Anschaffung und erfordern über die gesamte Laufzeit der Anlage eine regelmäßige aufwändige und kostenintensive Wartung.Known is thereafter, solar elements following the position of the sun by means of a Mechanics in the optimal position to the largest Radiation intensity to align. Such plants are however expensive to purchase and require over the entire duration of the plant a regular consuming and costly maintenance.
Um
den Wirkungsgrad von Solaranlagen zu steigern und Energieverluste
zu minimieren ist es aus der
Nachteilig ist hier der erforderliche hohe Aufwand bei der Herstellung optimaler Schichtdicken. Zu berücksichtigen ist dabei, dass die Schichtdicke nur bezogen auf eine Wellenlänge optimal ausgelegt werden kann. In Richtung größerer bzw. kleinerer Wellenlängen nimmt die Wirksamkeit der Antireflexionsschicht wieder ab.adversely Here is the required high effort in the production of optimal Layer thicknesses. It should be noted that the layer thickness can only be optimally designed based on one wavelength. In the direction of larger or smaller wavelengths decreases the effectiveness of the antireflection coating again.
Neben
der Anwendung flächiger Solarelemente finden auch Rohre
als Träger von solaraktiven Elementen Anwendung. Zur Verbesserung
des Wirkungsgrades solcher Solarelemente wird in der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anlage zur Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie mittels rohrförmiger Solarzellenträger anzugeben, die die Nachteile bekannter Solaranlagen vermeidet und einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist.task It is the object of the present invention to provide a plant for the conversion of Solar energy into electrical energy by means of tubular Specify solar panel, the known disadvantages Solar systems avoids and has improved efficiency.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Solarzellenträger säulenartig angeordnet und dabei ringförmig zueinander so positioniert sind, dass die von den rohrförmigen Solarzellenträgern reflektierte Sonnenstrahlung innerhalb der ringförmigen Röhrenanordnung von den Solarzellenträgern durch Mehrfachreflexion weitestgehend eingefangen und zusätzlich in elektrische Energie umgewandelt wird. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der Wirkungsgrad der Solaranlagen deutlich gesteigert wird, ohne die Nachteile nach dem Stand der Technik in Kauf nehmen zu müssen.According to the invention the task solved by the fact that the solar cell carrier arranged like a column and thereby annular to each other are positioned so that the of the tubular solar cell carriers reflected solar radiation within the annular Tubing arrangement of the solar cell carriers through Multiple reflection largely captured and additional is converted into electrical energy. The advantage of the invention lies in the fact that the efficiency of solar systems significantly increased will take without the disadvantages of the prior art in purchasing to have to.
Mit der erfindungsgemäßen Verwendung von Rohren als Solarzellenträger und deren Anordnung zueinander werden die reflektierten Sonnenstrahlen auf einfache Weise innerhalb des Solarzellenrings eingefangen und zusätzlich in elektrische Energie umgewandelt, wodurch der Wirkungsgrad der Solaranlage erheblich gesteigert wird. Zudem wird durch die ringförmige Anordnung der Solarzellenträger die optimale Ausrichtung der Solarzellen automatisch sichergestellt.With the use of pipes according to the invention as Solar cell carrier and their arrangement to each other the reflected sunbeams easily within the Solar cell ring captured and additionally in electrical Energy converted, whereby the efficiency of the solar system significantly increased becomes. In addition, by the annular arrangement of the solar cell carrier the optimal alignment of the solar cells automatically ensured.
Auf eine teure die Reflexion vermindernde Beschichtung oder eine aufwändige Nachführung der Solarzellen entsprechend dem Sonnenstand, kann bei der erfindungsgemäßen Solarzellenanordnung verzichtet werden, wodurch sich die Kosten für Anschaffung und Wartung erheblich reduzieren.On an expensive reflection-reducing coating or an elaborate one Tracking the solar cells according to the position of the sun, can in the solar cell assembly according to the invention be waived, thereby reducing the cost of purchase and significantly reduce maintenance.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist innerhalb des Solarzellenringes ein weiterer Solarzellenträger zentrisch angeordnet, der die Effizienz der Anlage noch weiter erhöht.In an advantageous embodiment of the invention is within the Solar cell ring another solar cell carrier centric arranged, which further increases the efficiency of the plant.
Für eine weitere Steigerung des Wirkungsgrades kann die Anlage vorteilhaft so ausgebildet sein, dass mehrere Solarzellenringe ebenfalls ringförmig zueinander angeordnet sind, wobei die einzelnen Ringe miteinander verkoppelt und ein oder mehrere Solarzellenträger eines Ringes gleichzeitig Elemente des daran angekoppelten Ringes sind.For a further increase in the efficiency of the system can be advantageously designed so that a plurality of solar cell rings are also arranged annularly to each other, wherein the individual rings coupled together and one or more solar cell carriers of a ring are simultaneously elements of the coupled thereto ring.
Durch diese Anordnung wird einerseits die Anzahl der notwendigen Solarzellenträgern für den Gesamtring verringert, was zur Kosteneinsparung beiträgt, andererseits bleibt der Wirkungsgrad der Anlage stabil auf hohem Niveau.By this arrangement is the one hand, the number of necessary solar cell carriers reduced for the overall ring, resulting in cost savings contributes, on the other hand, the efficiency of the system remains stable at a high level.
Vorteilhaft werden die Solarzellenträger in ihrer Höhenposition dabei so ausgelegt, dass sie zur Erzielung eines optimalen Wirkungsgrades, die Sonnenstrahlen entsprechend dem Sonnenverlauf weitestgehend auffangen können. Dabei kann die Höhe der einzelnen Solarzellenträger gestaffelt oder höhengleich ausgelegt werden. Alternativ zur ringförmigen Anordnung der einzelnen Solarzellenringe ist es jedoch beispielsweise aus gestalterischen Gründen auch möglich, die Solarzellenringe bogenförmig zueinander anzuordnen, wobei aus Gründen verbesserter Effizienz die Höhe der Solarzellträger vom Bogenäußeren zum Bogeninneren zunimmt, um so die Sonneneinstrahlung in den unterschiedlich hohen Einzelzellen durch Reflexion optimal nutzen zu können.Advantageous the solar cell carriers are in their height position designed so that they achieve optimum efficiency, absorb the sun's rays according to the course of the sun as much as possible can. In doing so, the height of each solar cell carrier be staggered or height adjusted. alternative to the annular arrangement of the individual solar cell rings However, it is for example for design reasons also possible, the solar cell rings arcuate to arrange each other, for reasons of improved efficiency the height of the solar cell carrier from the outside of the sheet to the interior of the arc increases, so the sunlight in the different optimal use of high single cells by reflection.
Um die Effizienz noch weiter zu verbessern ist es nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, die Solarzellenträger bezogen auf ihre Länge zumindest teilweise im Wasser stehend anzuordnen, um zusätzlich die vom Wasser reflektierten Sonnenstrahlen aufzufangen und in elektrische Energie umzuwandeln. Wichtig ist hierbei, dass die Solarzellenträger auf der Mantelfläche vollständig mit solaraktiven Elementen versehen sind, um eine optimale Effizienz der Anlage zu erreichen.Around to improve the efficiency even further, it is after another advantageous embodiment of the invention provided, the solar cell carrier arranged at least partially in the water, based on their length, in addition to the sun's rays reflected by the water to capture and convert into electrical energy. Important is In this case, that the solar cell carrier on the lateral surface are completely provided with solar active elements to to achieve optimal efficiency of the plant.
Zur weiteren Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades ist es nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal vorgesehen, die notwendige Kühlung der Solarzellen mittels eines die rohrförmigen Solarzellenträger durchströmenden Mediums, vorzugsweise Wasser, vorzunehmen, wobei die bei der Kühlung abgeführte Wärme entweder einem Speichermedium zugeführt oder zur Warmwassergewinnung, z. B. über einen Wärmetauscher, genutzt wird.to further increase in overall efficiency is after provided a further advantageous feature, the necessary Cooling of the solar cells by means of a tubular Solar cell carrier flowing medium, preferably Water, with the dissipated during cooling Heat either supplied to a storage medium or for hot water, z. B. via a heat exchanger used becomes.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.Further Features, advantages and details of the invention will become apparent the following description of a shown in a drawing Embodiment.
In
der einzigen Figur ist im oberen Teil in einer Draufsicht eine erfindungsgemäße
Ausführungsform dargestellt. Die Solaranlage
Die
aus den Solarzellenträgern
Zur
weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades der Solaranlage
Im
Hinblick auf eine Kostenoptimierung der Solaranlage
Erfindungsgemäß werden
die einfallenden Lichtstrahlen
Zur
Verbesserung des Absorptionsgrades weisen die einzelnen Solarzellenringe
erfindungsgemäß jeweils zentrisch angeordnet einen
weiteren Solarzellenträger
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - DE 2007000529 U1 [0005] - DE 2007000529 U1 [0005]
- - DE 4339547 A1 [0007] - DE 4339547 A1 [0007]
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2007
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