DE102007063197A1

DE102007063197A1 - Solarzellenaufbau

Info

Publication number: DE102007063197A1
Application number: DE102007063197A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Gutfleisch
Original assignee: Siegfried Gutfleisch
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2009-06-25

Abstract

Ein Solarzellenaufbau (10) für die Photovoltaik und zum Einsatz an einer tragenden Gebäudestruktur, wie Dach, Wand oder dergleichen, besitzt eine Trägerplatte (19), auf der eine Vielzahl elektrisch miteinander verschalteter Solarzellengruppen (20) angeordnet ist. Um bei einem derartigen Solarzellenaufbau (10) eine gezielte Klimatisierung des Solarzellenaufbaus zu gewährleisten und dabei gleichzeitig ein Verschmutzen der Solarzellengruppen durch Umgebungseinflüsse zu vermeiden, ist vorgesehen, dass mehreren Trägerplatten (19, 119) oder den auf den mehreren Trägerplatten (19, 119) gehaltenen Solarzellengruppen (20, 120) in einem Abstand gegenüberliegend eine Deckplatte (22, 122) vorgesehen ist und dass der so gebildete Raum (23, 25; 123; 125) zwischen den Trägerplatten (19, 119) beziehungsweise Solarzellengruppen (20, 120) und der Deckplatte (22, 122) mittels eines Klimatisierungsmediums, wie eines Gases, vorzugsweise Luft, oder einer Flüssigkeit, aktiv klimatisiert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Solarzellenaufbau vorzugsweise für die Photovoltaik nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem derartigen aus der DE 10 2006 009194 A1 bekannten Solarzellenaufbau ist zur Erhöhung des Wirkungsgrades eines derartigen Solarzellenaufbaus eine aktive Klimatisierung des Solarzellenaufbaus in der Weise vorgenommen, dass hierfür entweder innerhalb der Trägerplatte für die Solarzellengruppen längs verlaufende Bohrungen vorgesehen sind oder dass die Trägerplatte an ihrer den Solarzellengruppen abgewandten Rückfläche hinterlüftet wird.
Nachteilig hieran ist im ersteren Falle der Aufwand für die Trägerplatte, die relativ dick und aus einem gut Wärme leitenden Material sein muss, und im zweiten Falle das Problem, dass die Rückfläche der Trägerplatte nicht gezielt klimatisiert werden kann, da der rückseitige Raum offen ist. Des Weiteren ergibt sich für beide Fälle der Nachteil, dass die Solarzellengruppen auf der Trägerplatte zur Umgebungsseite hin frei liegen, was zu Oberflächenverschmutzungen und damit zu einer Reduktion des Wirkungsgrades führt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Solarzellenaufbau der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine gezielte Klimatisierung des Solarzellenaufbaus gewährleistet ist und dabei gleichzeitig ein Verschmutzen der Solarzellengruppen durch Umgebungseinflüsse vermieden ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Solarzellenaufbau der genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist ein abgegrenzter Zwischenraum geschaffen, in welchem nicht nur gezielt und nachvollziehbar die Solarzellengruppen klimatisiert werden können, sondern auch die Solarzellengruppen gegen äußere Umwelteinflüsse geschützt angeordnet sind. Somit ist in zweierlei Hinsicht eine betriebsbedingte Verminderung des Wirkungsgrads vermieden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Solarzellenaufbaus ergeben sich aus den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 2 bis 4.
Ist die mit den Solarzellengruppen versehene Trägerplatte zwischen Deckplatte und Begrenzungsplatte angeordnet, so können gemäß den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 5 bis 7 unterschiedliche Luftstromverhältnisse für die Klimatisierung vorgesehen sein.
Mit den Merkmalen nach Anspruch 8 oder 9 ist eine stabile Anordnung des Solarzellenaufbaus beziehungsweise eine optimale Klimatisierungsluftführung innerhalb des Solarzellenaufbaus gewährleistet.
Durch die Verwendung mehrerer identischer Trägerplatten/Solarzellenmodule gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 und gegebenenfalls denen des Anspruchs 11 ist eine reduzierte beziehungsweise kostenoptimierte Herstellung unterschiedlich großer beziehungsweise langer Solarzellenaufbauten erreicht.
Vorteilhafte Montagetechniken ergeben sich dann, wenn die Merkmale nach Anspruch 12 oder 13 vorgesehen sind.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Gebäudestruktur nach den Merkmalen des Anspruchs 14, bei der ein Solarzellenaufbau wie vorstehend beschrieben Verwendung findet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer derartigen Gebäudestruktur ergeben sich aus den Merkmalen nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, wobei nach den Merkmalen des Anspruchs 17 die Klimatisierung des Solarzellenaufbaus in die Gebäudeklimatisierung bzw. -belüftung integriert ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:
1 in abgebrochener perspektivischer Darstellung einen Solarzellenaufbau gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,
2 einen Schnitt längs der Linie II-II der 1,
3 einen Schnitt längs der Linie III-III der 1, jedoch gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,
4 einen der 3 ähnlichen Schnitt, jedoch gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, und
5 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt in der Ebene III-III der 1, jedoch im Bereich zweier längsseitig benachbarter und miteinander verbundener Solarzellenaufbauten.
1 zeigt einen Solarzellenaufbau 10 für die Photovoltaik gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung. Der Solarzellenaufbau 10 ist aus nicht im Einzelnen dargestellten mehreren Solarzellengruppen aus mehreren Solarzellen zusammen geschaltet. Der Solarzellenaufbau 10 kann in unterschiedlicher Weise an Gebäudestrukturen, wie Dächer, Wände und dergleichen Anwendung finden.
Gemäß 1 besitzt der Solarzellenaufbau 10 einen Halterahmen 11, von dem zwei parallele Längsseitenträger 12 und 13 dargestellt sind, die aus Gründen der Gewichtsreduzierung und/oder zur Aufnahme von Installationselementen mit Hohlräumen 14, 15 versehen sind. Zwischen den Längsseitenträgern 12 und 13 ist in Längsnuten 16, 17 mehrere hintereinander angeordnete Trägerplatten 19, von denen nur eine Trägerplatte gezeigt ist, eingespannt gehalten, von denen jede an ihrer einen Oberfläche 21 eine Solarzellenanordnung 20 trägt. Den mit der Solarzellenanordnung 20 versehenen Oberflächen 21 der Trägerplatten 19 in einem Abstand gegenüberliegend ist eine Deckplatte 22 aus transparentem Material, vorzugsweise aus Glas, zwischen den beiden Längsseitenträgern 12 und 13 aufliegend gehalten. Die Länge der Deckplatte ist etwa gleich der Summe der Einzellängen der Trägerplatte, vorzugsweise ein ganzzahliges Vielfaches davon. Dadurch ergibt sich zwischen den dicht aneinander liegenden Trägerplatten 19 beziehungsweise deren Solarzellenanordnungen 20 und der transparenten Deckplatte 22 ein erster Zwischenraum 23. An den den Solarzellenanordnungen 20 abgewandten Unterseiten 27 der Trägerplatte 19 ist eine Begrenzungsplatte 24 aus beliebigem, vorzugsweise wärmeisolierendem Material zwischen den beiden Längsseitenträgern 12 und 13 gehalten. Die Länge der Begrenzungsplatte 24 ist gleich der der Deckplatte 22. Dadurch ergibt sich zwischen den Trägerplatten 19 und der Begrenzungsplatte 24 ein zweiter Zwischenraum 25, dessen Querschnitt bevorzugt etwa gleich dem Querschnitt des ersten Zwischenraums 23 ist, wenn der Abstand zwischen den Trägerplatten 19 und der Deckplatte 22 gleich dem Abstand zwischen den Trägerplatten 19 und der Begrenzungsplatte 24 ist. Die Breiten von Deckplatte 22, Trägerplatten 19 und Begrenzungsplatte 24 sind gleich.
Wie sich aus 2 ergibt, werden der erste Zwischenraum 23 und der zweite Zwischenraum 25 von einem Klimatisierungsmedium zum Zwecke der Klimatisierung der Solarzellenanordnung 20 durchströmt. Beim Ausführungsbeispiel der 2 strömt das Klimatisierungsmedium in Richtung des Pfeiles A durch den hier oberen ersten Zwischenraum 23 und wird vor einem Querholmen 18 des Halterahmens 11, an dem nur die Deckplatte 22 und die Begrenzungsplatte 24 gehalten sind, umgelenkt, so dass das Medium unterhalb der Trägerplatten 19 im hier unteren zweiten Zwischenraum 25 in Gegenrichtung B strömt. Zu- und Rückführung des Klimatisierungsmediums erfolgen am dem Querholm 18 abgewandten Ende des Halterahmens 11 in nicht im Einzelnen dargestellter Weise. Als Klimatisierungsmedium wird vorzugsweise ein Gas und hier bevorzugt Luft verwendet. Es ist jedoch auch möglich, eine Flüssigkeit als Klimatisierungsmedium zu verwenden.
Gemäß einer nicht dargestellten Variante ist vorgesehen, dass statt der Gegenstromführung des Klimatisierungsmediums in 2 eine Gleichrichtung des Klimatisierungsmediums im oberen ersten Zwischenraum 23 und im unteren zweiten Zwischenraum 25 erfolgt. Es versteht sich, dass hierzu die Zu- und Ableitung des Klimatisierungsmediums jeweils an den einander gegenüberliegenden Querholmen 18 des Halterahmens 11 erfolgen muss.
Beim Ausführungsbeispiel der 3 besitzt der in Längsseitenträgern 112, 113 gehaltene Solarzellenaufbau 110 lediglich die mit den Solarzellenanordnungen 120 versehene Trägerplatten 119 und die im Abstand davon hier oberhalb angeordnete Deckplatte 122 aus transparentem Material, vorzugsweise Glas. Damit ergibt sich ein einziger Zwischenraum 123, in dem sich die Solarzellenanordnung 120 befinden und in dem ein Klimatisierungsmedium zur Klimatisierung des Solarzellenaufbaus 110 über die Solarzellenanordnungen 120 unmittelbar strömen kann.
Beim Ausführungsbeispiel der 4 ist ein Solarzellenaufbau 110' vorgesehen, der sich vom Solarzellenaufbau 110 dadurch unterscheidet, dass die Solarzellenanordnungen 120' an den Unterseiten beziehungsweise Innenflächen 127' der Trägerplatten 119' angeordnet sind, die beim Ausführungsbeispiel aus einem transparenten Material, vorzugsweise Glas hergestellt sind. Den mit den Solarzellenanordnungen 120' versehenen Innenflächen 127' der Trägerplatten 119' in einem Abstand gegenüberliegend ist eine Begrenzungsplatte 124' vorgesehen, so dass zwischen diesen Platten 119' und 124' der Zwischenraum 123' für das zu durchströmende Klimatisierungsmedium entsteht.
Gemäß vorliegender Erfindung ist der Solarzellenaufbau 10 beziehungsweise 110 sowie 110' hinsichtlich seiner Klimatisierung in eine Anlage zur Klimatisierung beziehungsweise Belüftung des betreffenden Gebäudes integriert. Mit anderen Worten, die Klimatisierungsräume 23, 123, 123' beziehungsweise 25 sind mit Klimakanälen innerhalb des Gebäudes verbunden, so dass auch die Abwärme aus der Kühlung des Solarzellenaufbaus 10 beziehungsweise 110, 110' im Gebäude beispielsweise für die Warmwasserbereitung nutzbar ist.
5 zeigt die Anordnung beziehungsweise Verbindung zweier längsrandseitig benachbarter Solarzellenaufbauten 10' (oder 110 oder 110') die im Wesentlichen dem Solarzellenaufbau 10 entsprechen, zur Bildung einer beispielsweise tragenden Gebäudestruktur, wie einem Dach oder einer Wand oder dergleichen. Dabei sind Halterahmen 11' verwendet, die bei beiden Solarzellenaufbauten 10' identisch sind. Die identischen Längsseitenträger 12' und 13', die auf einer hier oberen Schulter 31 die Deckplatte 22' und auf einer hier unteren Schulter 32 die Begrenzungsplatte 24' gehalten sind, sind mit einem fingerartigen jeweils identischen Ansatz 33 beziehungsweise 34 versehen, welche Ansätze 33, 34 in der Verbindung nach 5 ineinander greifen. Dabei sind die Stirnflächen 35 der fingerartigen Ansätze 33, 34 mit in einer Längsnut gehaltenen Dichtleisten 37 versehen.
Zur Aufnahme der an ihren Oberflächen 21' mit den Solarzellenanordnungen 20' versehenen Trägerplatten 19' ist der Längsseitenträger 12' beziehungsweise 13' mit der Längsnut 16' beziehungsweise 17' versehen, die jeweils elektrisch isoliert längsverlaufende klammerartige elektrische Kontakte 39, beispielsweise für den Pluspol und 40, beispielsweise für den Minuspol beinhalten und die beim Ausführungsbeispiel schienenartig in der Längsnut 16' beziehungsweise 17' verlaufen. Zwischen die elastisch nachgiebigen klammerartigen Kontakte 39 beziehungsweise 40 greifen die hintereinander liegenden Trägerplatten 19' randseitig ein, wobei die Oberseiten 21' und/oder die Unterseiten 27' der Trägerplatten 19' randseitig mit entsprechenden hier nicht dargestellten elektrischen Anschlüssen der Solarzellenanordnungen 20 versehen sind, die mit den betreffenden Kontakten 39 und 40 in Verbindung kommen.
In nicht dargestellter Weise kann auch eine elektrische Kontaktierung von den Kontakten 39, 40 des einen Längsseitenträgers 12' zu den Kontakten 39, 40 des anderen Längsseitenträgers 13' für die Montage vorbereitet sein.
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

- DE 102006009194 A1 [0002]

Claims

Solarzellenaufbau (10, 110), vorzugsweise für die Photovoltaik, zum Einsatz an einer tragenden Gebäudestruktur, wie Dach, Wand oder dergleichen, mit einer Trägerplatte (19, 119), auf der eine Vielzahl elektrisch miteinander verschalteter Solarzellengruppen (20, 120) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise mehreren Trägerplatten (19, 119) oder den auf den vorzugsweise mehreren Trägerplatten (19, 119) gehaltenen Solarzellengruppen (20, 120) in einem Abstand gegenüberliegend eine Deckplatte (22, 122) zugeordnet ist und dass der so gebildete Raum (23, 25; 123; 125) zwischen den Trägerplatten (19, 119) beziehungsweise Solarzellengruppe (20, 120) und der Deckplatte (22, 122) mittels eines Klimatisierungsmediums, wie eines Gases, vorzugsweise Luft, oder einer Flüssigkeit, aktiv klimatisiert ist.
Solarzellenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Solarzellengruppe (20, 120) gegenüberliegende Deckplatte (22, 122) aus transparentem Material, vorzugsweise Glas ist.
Solarzellenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (19, 119), die die Solarzellengruppen (20, 120) dem Klimatisierungsraum zugewandt trägt, aus transparentem Material, vorzugsweise Glas ist.
Solarzellenaufbau nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der der Deckplatte (22, 122) abgewandten Seite der Trägerplatte(n) (19, 119) eine Begrenzungsplatte (24, 124) zur Abgrenzung eines weiteren Raums (25, 125) vorgesehen ist, welcher Raum mittels eines Klimatisierungsmediums, wie ein Gas, vorzugsweise Luft, oder eine Flüssigkeit, aktiv klimatisiert ist.
Solarzellenaufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimatisierungsmedium durch den einen Zwischenraum (23, 123) und den weiteren Zwischenraum (25, 125) im Gegenstrom geführt ist.
Solarzellenaufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimatisierungsmedium durch den einen Zwischenraum (23, 123) und den weiteren Zwischenraum (25, 125) im Gleichstrom geführt ist.
Solarzellenaufbau nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zwischenräume (23, 25; 123, 125) im Wesentlichen denselben Querschnitt aufweisen.
Solarzellenaufbau nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte(n) (19, 119) und die Deckplatte (22, 123) zwischen zwei parallelen Längsseitenträgern (12, 13; 112, 113) eingespannt gehalten sind.
Solarzellenaufbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsplatte (24, 124) in denselben Längsseitenträgern (12, 13; 112, 113) eingespannt gehalten ist.
Solarzellenaufbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Längsseitenträger (12, 13; 112, 113) mehrere Trägerplatten (19, 119) hintereinander angeordnet sind.
Solarzellenaufbau nach einem der Ansprüche 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Deckplatte (22, 123) etwa ein ganzzahliges Vielfaches der Länge der Trägerplatten (19, 119) ist.
Solarzellenaufbau nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Führung des Klimatisierungsmediums parallel zu den Längsseitenträgern (12, 13; 112, 113) verläuft.
Solarzellenaufbau nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsseitenträger (12, 13; 112, 113) in ihren die mit den Solarzellengruppen (20, 120) versehene(n) Trägerplatte(n) (19, 119) haltenden Längsnuten (16, 17; 116, 117) mit vorzugsweise klammerartigen elektrischen Kontakten (39, 40) bestückt sind.
Gebäudestruktur, wie Dach, Wand oder dergleichen, mit einem Solarzellenaufbau (20, 120) nach Anspruch 1 und gegebenenfalls mindestens einem der Ansprüche 2 bis 11.
Gebäudestruktur nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die die Deckplatte (22, 122) sowie die vorzugsweise mehreren Trägerplatten (19, 119) und gegebenenfalls die Begrenzungsplatte (24, 124) haltenden Längsseitenträger (12, 13; 112, 113) benachbarter Solarzellenaufbauten (20, 120) U-förmig ineinander greifen und längs ihrer Berührungsfläche mit elastischen Dichtungsbändern (37) versehen sind.
Gebäudestruktur nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsseitenträger (12, 13; 112, 113) identisch ausgebildet sind.
Gebäudestruktur nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Zwischenräume (23, 25; 123, 125), durch die das Klimatisierungsmedium strömt, mit der Gebäudeklimatisierung verbunden ist beziehungsweise sind.