DE102007062378A1

DE102007062378A1 - Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie

Info

Publication number: DE102007062378A1
Application number: DE102007062378A
Authority: DE
Inventors: Hermann Helmbold; Franz Wimmer
Original assignee: Conpower Energieanlagen GmbH and Co KG
Current assignee: Conpower Energieanlagen GmbH and Co KG
Priority date: 2007-12-22
Filing date: 2007-12-22
Publication date: 2009-07-02
Also published as: WO2009080305A2; WO2009080305A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 6. Um hierbei zu erreichen, dass der Wirkungsgrad photovoltaischer Solarenergieanlagen bzw. der Wirkungsgrad hinsichtlich der erzeugten elektrischen Energie deutlich gesteigert und dennoch das Abwärmeproblem gelöst wird, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass auf der der Bestrahlungsseite abgewandten Seite ein von einem Medium im Durchfluss gekühlter Bereich vorgesehen ist, dessen Abwärme mit einem Verdampfer einer Niedertemperatur-ORC-Anlage korrespondiert, in welcher die bei der Kühlung entstehende Abwärme in einer Turbine-Generatoreinheit nachverstromt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 6.
Es sind Einrichtungen und Verfahren bekannt, bei welchen mittels Sonnenkollektoren, wie sie zur Aufheizung von Wärmwasserspeichern zum Heizen oder zur Heisswassererzeugung für den Wohnhausbereich genutzt werden. Darüber hinaus ist es aus der US 2006/0266039 A1 bekannt, die so aufgenommene Wärme solcher Sonnenkollektoren über Wärmetauscher in Rankine-Zyklen einzuspeisen und damit ein bei niedriger Temperatur verdampfendes Medium zu erhitzen und damit eine Turbine und einen Generator zu betreiben. Dieses an sich schon vorteilhafte Verfahren sieht jedoch eine Reihe von Wäremtauschern vor. Diese erzeugen Verluste von Energie, so dass der Wirkungsgrad dieser beschriebenen Anlage nur relativ klein ist.
Ferner gibt es photovoltaische Anlagen zur direkten Erzeugung elektrischer Energie. Diese sind nicht nur im Zuge der aktuellen Klimadiskussion populär, sondern auch im Hinblick auf die immer kürzer werdenden Amortisierungszeiten vor dem Hintergrund drastisch steigender Energiekosten. Anlagen dieser Art findet man daher nicht nur im gewerblichen Nutzungsbereich, sondern bei weitem schon im privaten Energiebereich von Wohnhäusern.
Die photovoltaischen Elemente selbst sind entweder aus monokristallinem, polykristallinem oder amorphen Silizium gefertigt. Die aktiven Schichten sind dünn, weil die Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie ein mehr oberflächennaher physikalischer Effekt ist. Dennoch wird unterteilt in die sogenannte Dickschichttechnologie und die Dünnschichttechnologie.
Daraus ergeben sich weiterhin sogenannte eher transmissionsbezogenen Typen, oder eher reflexionsbezogene Typen.
Ferner ist bekannt, dass bei der direkten Sonnenlichtaussetzung der photovoltaischen Elemente diese sich stark erhitzen. Hohe Wärme ist kontraproduktiv für den Umwandlungsprozess in elektrische Energie. Transmissionsbezogene und reflexionsbezogene Typen weisen auch hierbei unterschiedliche Quereffekte auf, im Hinblick auf die in den photovoltaischen Elementen bei direkter Sonnenstrahlung erreichten Temperaturen. So gibt es Typen von photovoltaischen Elementen, die gekühlt werden müssen, wobei ein Teil der erzeugten Energie dadurch wieder aufgezehrt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass der Wirkungsgrad photovoltaischer Solarenergieanlagen, bzw der Wirkungsgrad hinsichtlich der erzeugten elektrischen Energie deutlich gesteigert und dennoch das Abwärmeproblem gelöst wird.
Die gestellte Aufgabe ist bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2–5 angegeben.
Hinsichtlich einer Einrichtung ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 6 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kern der Erfindung ist, dass auf der der Bestrahlungsseite abgewandten Seite ein von einem Medium im Durchfluss gekühlten Bereich vorgesehen ist, dessen Abwärme mit einem Verdampfer einer Niedertemperatur ORC-Anlage korrespondiert, in welcher die bei der Kühlung entstehende Abwärme in einer Turbine-Generatoreinheit nachverstromt wird. Auf diese Weise kommt es zu einer Kummulation von funktionalen Vorteilen. Die photovoltaischen Elemente müssen einerseits gekühlt werden, weil Sie nur bis zu bestimmten Temperaturen optimal arbeiten. Dies liegt in der physikalischen Natur des Halbleitermaterials aus dem sie bestehen. Andererseits bestehen die photovoltaischen Elemente zu allermeist aus dünnen Halbleiterschichtsystemen. Insbesondere beim Einsatz der Dünnschichtechnik wird nur ein Teil des auftreffenden Sonnenlichtes direkt in elektrische Energie umgewandelt. Der größte Teil transmittiert. Die genannten Nachteile bezüglich des Betriebes von photovoltaischen Elemente wird durch die Erfindung nicht nur beseitigt, sondern man kann sagen, dass die Erfindung sich diese Nachteile quasi symbiotisch zu Nutze macht und in erhebliche Vorteile umkehrt. Das transmittierte Licht trägt noch erhebliche Anteile insbesondere anm infraroten Anteilen des Sonnenlichtspektrums mit sich. Dies kann genutzt werden, indem erfindungsgemäß hinter der photovoltaischen Zellenanordnung sowohl die transmittierte Wärme, als auch die in den Zellen generierte Wärme direkt einem Verdampfer einer ORC-Anlage zugeführt, welche unter Erzeugung einer Niedertemperatur Verdampfung eines geeigneten ORC-Mediums Druck erzeugt wird, der in einer Turbine-Generator-Anordnung zusätzlich nachverstromt wird. Mit diesem auf Transmission von Wärmestrahlung beruhenden Effekt lässt sich eine kombinierte ORC- und Photovoltaik-Anlage gestalten und betreiben, die das einfallende Licht mit einem erheblich gesteigerten Wirkungsgrad in elektrische Energie umwandelt. Gleichzeitig wird die Verdampfungsenthalpie zur Kühlung der photovoltaischen Elemente genutzt. Dieser Doppelnutzen ist ebenso von erheblicher Bedeutung, weil es nicht zuletzt die Lebensdauer und die Effektivität der photovoltaischen Elemente erhöht.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Kühlung mittels eines von Kühlmittel durchspülten Rohrsystems erfolgt, über welches diese transportierte Abwärme über einen im Verdampfer angeordneten Wärmetauscher der ORC-Anlage zugeführt wird. So entsteht ein verlustarmer effektiver Übertragungsweg der nutzbaren Wärme.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass das Kühlmittel das Verdampfermedium der ORC-Anlage selbst ist, und dass das besagte Verdampfermedium direkt die durch die Solarzellen transmittierte Wärme aufnimmt, indem das Kühlsystem zugleich der Verdampfer des Mediums der ORC-Anlage ist. Auf diese Weise ist ein ansonsten notwendiger weiterer Wärmetauscher vermieden, so dass die Wärmeverluste auch minimiert sind. Als Verdampfermedien sind hierbei Flüssigkeiten, insbesondere organischer Art im Einsatz, die bei Temperaturen deutlich unter 100°C bereits verdampfen und einen erheblichen, dann in der Turbine nutzbaren Dampfdruck erzeugen. Auf diese Weise kann eine effektive Niedertemperatur-Verstromung erfolgen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass sowohl die photovoltaischen Elemente als auch die ORC-Anlage jeweils einen elektrischen Ausgang aufweisen, und dass die elektrischen Ausgänge zu einem gemeinsamen elektrischen Ausgang geführt werden, welcher geregelt elektrische Energie ins Stromnetz liefert.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass eine Kombination dieses Verfahrens mit einer Biogasanlage in der Weise erfolgt, dass mittels der Solarstrom- und Kühlwärmestromerzeugung die Biogaserzeugungsanlage energetisch zum Betreiben der Biogaserzeugungsprozesse komplett versorgbar ist, und der Überschuß an elektrischer Energie ins öffentliche Stromnetz gespeist wird.
Hinsichtlich der Einrichtung besteht der Kern der Erfindung darin, dass auf der der Bestrahlungsseite abgewandten Seite ein von einem Medium im Durchfluss gekühlten Bereich vorgesehen ist, dessen Abwärme mit einem Verdampfer einer Niedertemperatur ORC-Anlage derart korrespondiert, dass die bei der Kühlung der photovoltaischen Elemente entstehende Abwärme einer Turbine-Generatoreinheit zuführbar und nachverstrombar ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Kühlung mittels eines von Kühlmittel durchspülten Rohrsystems erfolgt, welches an der der besagten Bestrahlungseite der Solarzellen abgewandte Seite angeordnet ist, über welches diese transportierte Abwärme einem in einem Verdampfer angeordneten Wärmetauscher der ORC-Anlage zuführbar ist. Auf diese Weise wird Kühlung und Aufnahme der verwertbaren Wärme gleichzeitig vorgenommen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Kühlmittel das Verdampfermedium der ORC-Anlage selbst ist, und dass das besagte Verdampfermedium direkt die durch die photovoltaischen Elemente transmittierte Wärme aufnimmt, indem das Kühlsystem zugleich der Verdampfer des Mediums der ORC-Anlage ist. Damit werden Verluste durch das Fehlen zusätzlicher Wärmetauscher ausgeschlossen. Ferner wird ermöglicht, dass das Bauteil hinter den photovoltaischen Elemente nicht nur die Wärme aufnimmt sondern auch zugleich schon der Verdampfer der ORC-Anlage selbst ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass sowohl die Solarzellen als auch die ORC-Anlage jeweils einen elektrischen Ausgang aufweisen, und dass die elektrischen Ausgänge zu einem gemeinsamen elektrischen Ausgang verschaltet sind, über welchen geregelt elektrische Energie ins Stromnetz lieferbar ist. Auf diese Weise liegen die auf unterschiedlichen Weisen erzeugten elektrischen Energien an einem Ausgang gemeinsam vor.
Ferner ist vorteilhaft ausgestaltet, dass eine Einrichtung dieser Art mit einer Biogasanlage baulich und energetisch so kombiniert ist, dass mittels der Solarstrom- und Kühlwärmestromerzeugung die Biogaserzeugungsanlage energetisch zum Betreiben der Biogaserzeugungsprozesse komplett versorgbar ist, und der Überschuß an elektrischer Energie ins öffentliche Stromnetz gespeist wird. Auf diese Weise lassen sich mehrere alternative, vor allem aber regenerative Energieerzeugungsarten auf geeignte Weise miteinander kombinieren, woraus ein erheblich hoher Gesamtwirkungsgrad einer solchen Anlage resultiert.
In baulicher Weise ist ausgestaltet, dass das Rohrsystem der ORC-Anlage und die Anordnung photovoltaischer Elemente in einer Sandwichbauweise gestaltet sind, bei welcher die Rohrleitungen in einem Block integriert sind, auf welchem die Anordnung photovoltaischen Elemente angeordnet sind. Dies ist eine enorm kompakte, aber durch die Kompaktheit auch eine energieverlustarme Anordnung.
Konsequenterweise besteht, der Block aus gut wärmeleitfähigem Metall, insbesondere Kupfer oder Aluminium.
Zur weiteren Optimierung des Wärmeüberganges ist angegeben, dass die Anordnung aus Solarzellenanordnung und Block mit einer dazwischenliegender Wärmeleitfolie versehen ist.
Eine baulich und energetisch zugleich effiziente Bauform ist, dass die Rohrleitungen im Metallblock parallel angeordnet sind und an den Enden jeweils mit druckfesten Verbindungen oder Verschraubungen zum danebenliegenden Rohr verbunden sind, wobei die Verbindungen bzw die Verschraubungen direkt in den Metallblock eingeschraubbar sind. Durch die massive Bauform der Rohrleitungsführung in einem, massiven Block ergibt sich, dass in denselben Gewindeelemente mit einer hohen mechanischen, aber auch druckdichten Festigkeit eingebracht werden können. Durch gebogene Verschraubungs- und Rohrelemente, lassen sich die parallelen Rohrabschnitte so miteinander verbinden, dass sich daraus eine quasi gefaltete Gesamtrohrlänge ergibt, mit welcher auch bei entsprechendem Durchfluss, sich ein stetig steigender Temperaturgradient zum Ausgang hin ergibt, so dass dort die notwendigen Dampfdrücke zum Betreiben der Turbine der ORC-Anlage vorliegen.
Vorteilhafterweise ist die Wärmeleitfolie schwarz eingefärbt, um maximale thermische Absorption zu erreichen.
In besonderer Ausgestaltung kann zusätzlich zur Erzeugung elektrischer Energie der Kondensator bzw Kondensatorwärmetauscher der ORC-Anlage als Direktheizung von Raumluft und/oder zur Warmwasserbeheizung rohrleitungsmäßig verschaltet sein. D. h. beim Einsatz in einem Wohnhaus liefert die Kondensationskühlung bzw – abwärme zusätzlich zur elektrischen Energie noch direkte Heizenergie.
In weiterer Ausgestaltung ist angegeben, dass die Rückführpumpe als Saugpumpe für das druckmäßig entspannte Medium direkt oder nahe am Eingang des Blocks angeordnet ist. Der Durchlauf durch den Rohrleitungsblock ist somit integrierte Vorwärmung und anschließende Verdampfung in einem.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert.
Es zeigt:
1: Prinzipdarstellung der Erfindung
2: Ausführungsform mit integriertem Kühler/Verdampfer
3: Ausführungsform des kombinierten Kühler/Verdampfers.
1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung anhand einer Prinzipdarstellung. Auf die Oberfläche der flächigen Anordnung von photovoltaischen Elementen 1 fällt Sonnenlicht. Innerhalb der photovoltaischen Elemente 1 wird daraus elektrische Energie gewonnen, die einem Gleichstromeingang 20 zugeführt wird. Da die photovoltaischen Elemente 1 aufgrund ihrer dünnen Ausführung Wärmestrahlung durchlassen und außerdem eine Aufheizung der photovoltaischen Elemente 1 bewirkt wird, ist in erfindungsgemäßer Weise an der der Bestrahlungsseite abgewandten Seite ein Wärmeübergang zu einem Wärmetauscher 21 im Verdampfer 26 einer ORC-Anlage (niedertemperatur Organic-Rankine-Cycle) geschaffen, der mit dieser anfallenden Wärme das Medium der ORC-Anlage verdampft.
Die so abgeleitete Wärme hat zum einen die Aufgabe die photovoltaischen Elemente zu kühlen und zugleich die anfallende Wärme zusätzlich zu verstromen, also zusätzliche elektrische Energie daraus zu gewinnen. In ORC-Anlagen erfolgt die Verdampfung eines Mediums in einem geschlossenen Kreislauf, welches bei deutlich unterhalb von 100°C bereits verdampft. So kann aus Niedertemperatur-Wärme elektrische Energie gewonnen werden.
Das verdampfte Medium treibt eine Turbine 22 an, welche mit einem Generator 23 verbunden ist, derart, dass dieser die Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelt und am Ausgang 27 zur Verfügung stellt. Im Nachgang zur Turbine wird das entspannte Medium im Kondensator 24 wieder kondensiert und über eine Pumpe 25 wieder in den Verdampfer 26 rezykliziert.
Beide Anteil elektrischer Energie, also der Teil, welcher direkt aus den photovoltaischen Elementen gewonnen wird, sowie der über die anfallende Wärme nachverstromte Teil werden an einem gesteuerten Ausgang 30 für elektrische Energie bereitgestelllt, und dort bspw mit konstant geregelter Ausgangsspannung bereitsgestellt.
2 zeit eine Ausführungsform der Erfindung bei welcher der Verdampfer der ORC-Anlage mit der Kühlung der Anordnung photovoltaischer Elemente 1 kombiniert wird. Dabei enfällt der Verdampfer in der ursprünglichen Bauweise. An der der Bestrahlungsseite der photovoltaischen Elemente 1 abgewandten Seite ist daher ein Block 2 aus gut wärmeleitfähigem Material wie Kupfer oder Aluminium angeordnet, der die durchstrahlte Energie, sowie die durch Absorption in den Elementen 1 entstehende Wärme gleichermaßen von dem Block 2 aufgenommen. Innerhalb des Blocks 2 sind Rohre 2 integriert. Diese beeinhalten bereits das Verdampfungsmedium der ORC-Anlage. D. h. die anfallende Wärme wird dort sofort auf das Medium übertragen, welches bei genügend hoher Temperatur dann verdampft, und direkt die nachfolgend angeordnete Turbine 22 antreibt und über den Generator 23 dann elektrische Energie gewinnt, die dem gesteuerten Ausgang 30 für elektrische Energie, parallel zur in den photovoltaischen Elementen 1 direkt erzeugten elektrischen Energie bereitstellt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist eine weitere Option dargestellt. Im Nachgang zur Turbine 22 wird das Medium nicht einem Kondensator zugeführt, sondern einer die Restwärme abgebende Heizung 28 oder Heizkörper etc. Diese Einrichtung eignet sich daher besonders für Wohnhäuser.
Der Rücklauf des Mediums, aus dem Kondensator bzw dem die Restwärme abgebenden und damit das Medium kondensierenden Heizkörper 28 wird über die Pumpe 25 gewährleistet, so dass das Medium zur erneuten Verdampfung wieder dem Block 2 bzw den dortigen Rohren 3 zurückgeführt wird.
3 zeigt einige Ausführungsdetails. Im oberen Bildteil ist die Verbundanordnung von photovoltaischen Elementen 1 und dem Wärmeblock 2 dargestellt. Hierbei schaut man als Betrachter in die Rohre 3. Um einen Wärmeübergang zwischen den photovoltaischen Elementen 1 und dem Block weiter zu optimieren, kann zwischen beiden eine transparente (zumindest im Infrarotbereich transparente) wärmeübergangsverbessernde oder wärmeleitende Schicht oder Folie 5 zwischengelegt werden. Der Block 2 beinhaltet die Rohre 3 in denen das Verdampfermedium der ORC-Anlage fließt. Um alle Wärme zu nutzen, ist der Block 2 an den übrigen Außenflächen mit einer thermischen Isolation 4 versehen, die einen Wärmeverlust vom Block 2 nach außen weitestgehend verhindert, damit alle anfallende Wärme zur Nachverstromung (Erzeugung elektrischer Energie) genutzt werden kann.
Der untere Bildteil von 3 zeigt eine draufsichtähnliche Darstellung bei welcher nur die Leitungsführung der Rohre 3 dargestellt wird. Die parallelen Rohre sind an den Enden jeweils mit gebogenen Rohrverbindern 10 verschlossen, so dass alle Rohre schlüssig miteinander zu einer Art gefalteten Gesamtrohleitung verbunden sind. Die Rohrverbindungen 10 sind dabei druckfest eingebracht, so dass das Verdampfermedium darin dicht eingeschlossen ist und nur im geschlossen ORC-Kreislauf fließt. Die Rohrverbindungen 10 sind dabei so mittels bspw dichten Verschaubungen in den massiven Block 2 eingebracht, dass sich ein Eingang 11 für den Einlass bzw der Rücklauf des Mediums ergibt, sowie einen Auslass 12 des verdampften Mediums zur Turbine. Diese Anordnung stellt somit einen integrierten Kühler für die photovoltaischen Elemente sowie einen integrierten Verdampfer für die ORC Anlage dar. Daraus ergibt sich eine Kompakte aber zugleich energieeffiziente Ausführung.
Alternativ zum Ausführungsbeispiel gemäß 2 und 3 kann der als Block 2 ausgebildete Sonnenkollektor, der hinter den photovoltaischen Elementen 1 angeordnet ist und die Transmissionswärme derselben aufnimmt auch als rohrlose geschweisste Blechanordnung ausgebildet sein, in welchem nur eine große durchflossene Kammer oder mehrere durchflossene Kammern angeordnet sind. Dabei ist es auch möglich, diese als Blechanordnung oder in einem Rohrblock ausgeführte Anordnung nur mit beliebiger Flüssigkeit wie Wasser zu füllen, welches dann wie in 1 gezeigt, dem Wärmetauscher 21 des Verdampfers 26 aufgeheizt zugeführt wird, um dort dann das Verdampfermedium des ORC-Zyklusses aufzuheizen.
Wichtig ist in allen Ausführungsformen die Zusammenführung von Kühlung der photovoltaischen Elmente 1 und zugleich der Nutzung der transmittierten Wärme sowie der Abwärme der photovoltaischen Elemente 1.
Durch die Anordnung derselben hinter den photovoltaischen Elementen dient dies als kombinierte Kühlung und als Sonnenkollektor, wobei die gesamte Wärme zusätzlich in der ORC-Anlage nachverstromt wird, d. h. in weitere elektrische Energie umgewandelt wird.

1: Photovoltaische Elemente
2: Block (Sonnenkollektor für Wärme)
3: Rohre
4: Thermische Isolation
5: Wärmeleitfolie
10: Rohrverbinder bzw Rohrverbindungen
11: Eingang in Rohrsystem
12: Ausgang aus Rohrsystem
20: Gleichstromeingang
21: Wärmetauscher
22: Turbine
23: Generator
24: Kondensator
25: Pumpe
26: Verdampfer
27: Elektrischer Abgang des Generators 23
28: Heizung als Kondensator
30: gesteuerter Ausgang elektrischer Energie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 2006/0266039 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie mittels photovoltaischer Elemente, die auf einer Bestrahlungsseite mit Licht, insbesondere Sonnenlicht bestrahlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Bestrahlungsseite abgewandten Seite ein von einem Medium im Durchfluss gekühlten Bereich vorgesehen ist, dessen Abwärme mit einem Verdampfer einer Niedertemperatur ORC-Anlage korrespondiert, in welcher die bei der Kühlung entstehende Abwärme in einer Turbine-Generator-Anordnung nachverstromt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung mittels eines von Kühlmittel durchspülten Rohrsystems erfolgt, über welches diese transportierte Abwärme über einen im Verdampfer angeordneten Wärmetauscher der ORC-Anlage zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel das Verdampfermedium der ORC-Anlage selbst ist, und dass das besagte Verdampfermedium direkt die durch die photovoltaischen Elemente transmittierte Wärme aufnimmt, indem das Kühlsystem zugleich der Verdampfer des Mediums der ORC-Anlage ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die photovoltaischen Elemente als auch die ORC-Anlage jeweils einen elektrischen Ausgang aufweisen, und dass die elektrischen Ausgänge zu einem gemeinsamen elektrischen Ausgang geführt werden, welcher geregelt elektrische Energie ins Stromnetz liefern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kombination dieses Verfahrens mit einer Biogasanlage in der Weise erfolgt, dass mittels der Solarstrom- und Kühlwärmestromerzeugung die Biogaserzeugungsanlage energetisch zum Betreiben der Biogaserzeugungsprozesse komplett versorgbar ist, und der Überschuß an elektrischer Energie ins öffentliche Stromnetz gespeist wird.
Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie mittels photovoltaischer Zellen, mit einer mit Licht, insbesondere Sonnenlicht bestrahlten Bestrahlungsseite, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Bestrahlungsseite abgewandten Seite ein von einem Medium im Durchfluss gekühlten Bereich vorgesehen ist, dessen Abwärme mit einem Verdampfer (2, 26) einer Niedertemperatur ORC-Anlage derart korrespondiert, dass die bei der Kühlung der photovoltaischen Elemente (1) entstehende Abwärme einer Turbine-Generator-Anordnung (22, 23) zuführbar und nachverstrombar ist.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung mittels eines von Kühlmittel durchspülten Rohrsystems (2, 3) erfolgt, welches an der der besagten Bestrahlungseite der photovoltaischen Elemente (1) abgewandte Seite angeordnet ist, über welches diese transportierte Abwärme einem in einem Verdampfer (26) angeordneten Wärmetauscher (21) der ORC-Anlage zuführbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel das Verdampfermedium der ORC-Anlage selbst ist, und dass das besagte Verdampfermedium direkt die durch die photovoltaischen Elemente (1) transmittierte Wärme aufnimmt, indem das Kühlsystem (2, 3) zugleich der Verdampfer des Mediums der ORC-Anlage ist.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel das Verdampfermedium der ORC-Anlage selbst ist, und dass das besagte Verdampfermedium direkt die durch die photovoltaischen Elemente (1) transmittierte Wärme aufnimmt, indem das Kühlsystem (2, 3) zugleich der Verdampfer des Mediums der ORC-Anlage ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die photovoltaischen Elemente (1) als auch die ORC-Anlage jeweils einen elektrischen Ausgang (20, 27) aufweisen, und dass die elektrischen Ausgänge zu einem gemeinsamen elektrischen Ausgang (30) verschaltet sind, über welchen geregelt elektrische Energie ins Stromnetz lieferbar ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung dieser Art mit einer Biogasanlage baulich und energetisch so kombiniert ist, dass mittels der Solarstrom- und Kühlwärmestromerzeugung die Biogaserzeugungsanlage energetisch zum Betreiben der Biogaserzeugungsprozesse komplett versorgbar ist, und der Überschuß an elektrischer Energie ins öffentliche Stromnetz gespeist wird.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrsystem der ORC-Anlage und die Anordnung photovoltaischer Elemente (1) in einer Sandwichbauweise gestaltet sind, bei welcher die Rohrleitungen (3) in einem Block (3) integriert sind, auf welchem die Anordnung photovoltaischen Elemente (1) angeordnet sind.
Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Block (2) aus gut wärmeleitfähigem Metall, insbesondere Kupfer oder Aluminium besteht.
Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Anordnung aus photovoltaischen Elementen (1) und Block (2) mit dazwischenliegender Wärmeleitfolie (5) versehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitungen (3) im Metallblock (2) parallel angeordnet sind und an den Enden jeweils mit druckfesten Rohrverbindungen (10) über Verschraubungen zum danebenliegenden Rohr verbunden sind, wobei die Verbindungen bzw die Verschraubungen direkt in den Metallblock eingeschraubbar sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfolie (5) schwarz eingefärbt ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Rohre (3) in Block (2) ist mit Medium gefüllt und Block ist über eine druckfeste Rohrleitung direkt an eine Turbine (22) angeschlossen.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (24, 28) bzw Kondensatorwärmetauscher der ORC-Anlage als Direktheizung von Raumluft und/oder zur Warmwasserbeheizung rohrleitungsmäßig verschaltet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführpumpe (25) als Saugpumpe für das druckmäßig entspannte Medium direkt oder nahe am Eingang des Blocks angeordnet ist.