DE102008026505A1 - Solar module, particularly for roof covering of building roof, and for solar surface of solar system, has photovoltaic active layer for transformation of solar radiation into electrical energy - Google Patents

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Abstract

The solar module (2) has a photovoltaic active layer for transformation of solar radiation into electrical energy. The thermal resistance of the solar module is reduced at a lower side of the photovoltaic active layer compared to a cooling medium. A flow-through heat sink, made of aluminum, is provided at the lower side of the photovoltaic active layer for reducing the thermal resistance. Independent claims are included for the following: (1) a solar surface, particularly solar roof surface on a building roof; (2) a solar system; and (3) a composite material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Solarmodul, eine Solarfläche mit mindestens zwei Solarmodulen und eine Solaranlage mit einer Solarfläche.The The invention relates to a solar module with a solar surface at least two solar modules and a solar system with a solar surface.

Es ist allgemein bekannt, Solarmodule oder Solarzellen auf Gebäudeflächen oder dergleichen anzubringen. Dabei wird in der Regel angenommen, dass aufgrund von Windströmung und dergleichen die Solarmodule ausreichend gekühlt werden, so dass keine thermischen Schädigungen der Solarmodule auftreten können. Je nach Sonneneinstrahlung können jedoch Betriebstemperaturen bis zu 65°C, in extremen Fällen bis zu 80°C auftreten. Durch die hohen Temperaturen wird ein Wirkungsgrad der Solarmodule deutlich reduziert.It is well known, solar panels or solar panels on building surfaces or the like. It is usually assumed that due to wind flow and the like, the solar modules be sufficiently cooled, so that no thermal damage the solar modules can occur. Depending on the sunshine can however operating temperatures up to 65 ° C, in extreme cases up to 80 ° C occur. Due to the high temperatures will an efficiency of the solar modules significantly reduced.

Aus der DE 33 144 637 ist ein Dachstein mit einem Grundkörper und einer Abdeckplatte aus Polymerbeton bekannt, wobei zwischen der Abdeckplatte und dem Grundkörper ein von Luft durchströmbarer Hohlraum gebildet ist und Halbleiterphotoelemente in die Abdeckplatte aus Polymerbeton eingegossen sind. Die Abdeckplatte weist an der Unterseite Kühlrippen auf, welche in den von Luft durchströmten Hohlraum hineinragen. Polymerbeton hat jedoch eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit (von ca. 1 bis 2 W/(mK)), so dass trotz der Kühlrippen nur eine sehr schlechter Wärmeübergang zu der Luft gegeben ist.From the DE 33 144 637 a roof tile with a base body and a cover of polymer concrete is known, wherein between the cover plate and the base body is formed by an air permeable cavity and semiconductor photoelements are cast into the cover of polymer concrete. The cover plate has at the bottom of cooling fins, which protrude into the air-flowed cavity. However, polymer concrete has a very low thermal conductivity (from about 1 to 2 W / (mK)), so that despite the cooling fins, there is only a very poor heat transfer to the air.

Durch die geringe Wärmeleitfähigkeit des Polymerbetons ist eine Kühlung jedoch begrenzt und/oder nur mit einem hohen Luftdurchsatz möglich. Bei geringem Luftdurchsatz wird die Wärme in der Regel nicht abgeleitet, sondern an der Abdeckplatte bzw. an dem Dachstein gestaut. Ein hoher Luftdurchsatz ist beispielsweise durch ein Gebläse oder dergleichen möglich, wobei jedoch aufgrund der benötigten Antriebsenergie für das Gebläse ein Energiegewinn durch Kühlung des Solarmoduls wieder aufgebraucht wird, oder sogar mehr Energie aufgebracht werden muss.By the low thermal conductivity of polymer concrete However, cooling is limited and / or only with one high air flow possible. At low air flow The heat is usually not dissipated, but on the cover plate or stowed on the Dachstein. A high air flow is possible for example by a blower or the like, however, due to the required drive energy for the fan gives an energy gain by cooling the Solar module is used up again, or even more energy applied must become.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Solarmodul, eine Solarfläche mit mindestens zwei Solarmodulen und eine Solaranlage mit einer Solarfläche zu schaffen, welche einen hohen Wirkungsgrad aufweisen.It is therefore an object of the invention, a solar module, a solar surface with at least two solar modules and a solar system with one To create solar surface, which have a high efficiency.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Solarmodul, insbesondere Solarmodul für eine Dacheindeckung eines Gebäudedachs, umfassend eine photovoltaisch aktive Schicht zur Transformation von Solarstrahlung in elektrische Energie, wobei ein Wärmewiderstand des Solarmoduls gegenüber einem Kühlmedium zumindest an einer Unterseite der photovoltaisch aktiven Schicht extrem verringert ist, so dass die Wärmeleitfähigkeit eines von Kühlmedium umströmten Bereichs mindestens 200 W/(mK), vorzugsweise mindestens 1000 W/(mK), weiter bevorzugt mindestens 2000 W/(mK), insbesondere mindestens 5000 W/(mK) beträgt.These Task is solved by a solar module, in particular Solar module for a roof covering of a building roof, comprising a photovoltaically active layer for transformation from solar radiation to electrical energy, with thermal resistance of the solar module relative to a cooling medium at least at an underside of the photovoltaic active layer extremely reduced is, so the thermal conductivity of one of Cooling medium flowed around at least 200 W / (mK), preferably at least 1000 W / (mK), more preferably at least 2000 W / (mK), in particular at least 5000 W / (mK).

Durch Senkung des Wärmewiderstands wird ein Wärmeübergang von dem Solarmodul zu einem Kühlmedium verbessert und so eine intensive Kühlung durch gute Abfuhr der Wärme von der photovoltaisch aktiven Schicht erzielt. Vorzugsweise wird der Wärmewiderstand derart gesenkt, dass ein Wirkungsgrad bis zu 30% erhöht wird. Da ein ausreichende Kühlung auch bei geringem Durchsatz des Kühlmediums möglich ist, kann auf ein zusätzliches Gebläse in den meisten Betriebsarten oder dergleichen verzichtet werden, so dass ein geschaffener Energiegewinn als Nutzenergie zur Verfügung steht.By Lowering the thermal resistance becomes a heat transfer improved from the solar module to a cooling medium and so on an intensive cooling by good dissipation of heat achieved by the photovoltaic active layer. Preferably the thermal resistance lowered so that an efficiency up to 30%. Because adequate cooling also possible with low throughput of the cooling medium is, can on an additional blower in the Most operating modes or the like are dispensed with, so that a generated energy gain as useful energy available stands.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist an der Unterseite der photovoltaisch aktive Schicht mindestens ein von einem Kühlmedium umströmbarer und/oder durchströmbarer Kühlkörper zur Verringerung eines Wärmewiderstands vorgesehen. Der Kühlkörper kann dabei einteilig mit der photovoltaisch aktiven Schicht ausgebildet oder mit dieser verbunden sein. Bei Ausgestaltungen, in welchen der Kühlkörper mit der photovoltaisch aktiven Schicht verbunden wird, kann zwischen den Bauteilen eine Zwischenschicht, beispielsweise eine Trägerschicht für die photovoltaisch aktive Schicht vorgesehen sein. Der Kühlkörper kann geeignet strukturiert sein, um eine mit dem Kühlmedium in Kontakt tretenden Fläche zu maximieren.In An embodiment of the invention is photovoltaic at the bottom of the active layer at least one of a cooling medium umströmbarer and / or flow-through heat sink to reduce a thermal resistance provided. The heat sink can be formed integrally with the photovoltaically active layer or be connected to it. In embodiments in which the heat sink with the photovoltaic active Layer is connected, an intermediate layer, between the components, For example, a support layer for the photovoltaic be provided active layer. The heat sink may be suitably structured to be one with the cooling medium to maximize contact area.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist/sind die photovoltaisch aktive Schicht, eine Trägerschicht der photovoltaisch aktiven Schicht und/oder der Kühlkörper zumindest teilweise aus einem Verbundwerkstoff mit einem eingebetteten hochwärmeleitfähigen Bestandteil aus der Gruppe umfassend Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstoffnanoröhren-Fullerene-Derivate und Kohlenstoffnanoröhren-Fullerene-Legierungen ausgebildet. Derartige Verbundwerkstoffe werden im Folgenden teilweise auch als CNT-Verbundwerkstoffe (Carbon Nanotubes – CNT) bezeichnet. Als hochwärmeleitfähig werden im Zusammenhang mit der Erfindung Werkstoffe bezeichnet, welche eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1.000 W/(mK), vorzugsweise ca. 6000 W/(mK) aufweisen. Die Wärmeleitfähigkeit liegt damit beispielsweise bis zu 15mal höher als die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer oder einem vergleichbaren Werkstoff mit etwa 400 W/(mK). Vorzugsweise werden Werkstoffe eingesetzt, die eine ge ringe Dichte aufweisen. Als geringe Dichte wird dabei eine Dichte bezeichnet, welche maximal in etwa der Dichte von Aluminium entspricht, d. h. maximal ca. 2,7 g/cm^3 beträgt. Vorzugsweise werden Verbundwerkstoffe mit einer Dichte von maximal 1,5 bis 2 g/cm^3 eingesetzt. Ein entsprechender Kühlkörper bzw. ein entsprechendes Solarmodul sind dabei mit geringem Gewicht realisierbar. Ein geringes Gewicht ist insbesondere bei einem Einsatz eines derartigen Solarmoduls für eine Dacheindeckung von Vorteil. Entsprechende Verbundwerkstoffe können außerdem eine etwa 60mal höhere Zugfestigkeit als Stahl aufweisen. Sie sind dadurch in der Lage, eine auftretende Zugspannung in einer Randfaserzone der Trägerschicht aufzunehmen. Eine besonders leicht bauende und hochwärmeleitfähige Bauweise ist beispielsweise denkbar, wenn sowohl eine Trägerschicht als auch ein Kühlkörper aus Verbundwerkstoff vorgesehen sind.In an advantageous development, the photovoltaically active layer, a carrier layer of the photovoltaically active layer and / or the heat sink is / are at least partially made of a composite material with an embedded highly thermally conductive component from the group comprising carbon nanotubes, carbon nanotube fullerene derivatives and carbon nanotube fullerene alloys educated. Such composites are sometimes referred to below as CNT composites (carbon nanotubes - CNT). In the context of the invention, materials which have a thermal conductivity of at least 1000 W / (mK), preferably approximately 6000 W / (mK), are referred to as highly heat-conductive. The thermal conductivity is, for example, up to 15 times higher than the thermal conductivity of copper or a comparable material with about 400 W / (mK). Preferably, materials are used which have a ge rings density. In this case, a density is denoted as low density, which corresponds at most approximately to the density of aluminum, ie a maximum of about 2.7 g / cm.sup.3. Preferably, composites having a density of at most 1.5 to 2 g / cm 3 are used. A corresponding heat sink or a corresponding solar module are reali with low weight sierbar. A low weight is particularly advantageous when using such a solar module for a roofing. Corresponding composites may also have about 60 times higher tensile strength than steel. As a result, they are able to absorb an occurring tensile stress in an edge fiber zone of the carrier layer. A particularly easy-to-build and highly heat-conductive construction is conceivable, for example, if both a carrier layer and a heat sink made of composite material are provided.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung weisen die photovoltaisch aktive Schicht, die Trägerschicht der photovoltaisch aktiven Schicht und/oder der Kühlkörper zumindest teilweise eine Beschichtung aus einem Verbundwerkstoff mit einem eingebetteten, hochwärmeleitfähigen Bestandteil aus der Gruppe umfassend Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstoffnanoröhren-Fullerene-Derivate und Kohlenstoffnanoröhren-Fullerene-Legierungen. Durch eine Beschichtung kann ein Wärmewiderstand zu einem Kühlmedium gesenkt werden, wobei eine Beschichtung teilweise kostengünstiger realisierbar ist, als eine Gestaltung des Kühlkörpers aus einem entsprechenden Material. Zudem ist es möglich, eine Beschichtung bei bestehenden Anlagen aufzubringen und so den Wirkungsgrad zu erhöhen.In another advantageous embodiment, the photovoltaic active layer, the carrier layer of the photovoltaically active Layer and / or the heat sink at least partially a coating of a composite material with an embedded, highly thermally conductive component from the group comprising carbon nanotubes, carbon nanotube fullerene derivatives and carbon nanotube fullerene alloys. By a coating can provide thermal resistance to a cooling medium be lowered, with a coating partially cheaper is feasible as a design of the heat sink from a corresponding material. It is also possible apply a coating to existing equipment and so the Increase efficiency.

Die Beschichtung kann vorteilhaft aufgewalzt, aufgespritzt, mit Düsen aufgetragen oder dergleichen werden. In vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist eine Beschichtung strukturiert, schaumartig und/oder in einer Art Baumstruktur aufgebracht, welche vorzugsweise ein günstiges Ver hältnis von wärmeleitenden Abschnitten oder Strängen zu wärmeabführender Oberfläche aufweist.The Coating can advantageously be rolled on, sprayed on, with nozzles applied or the like. In advantageous embodiments a coating is structured, foam-like and / or in one Art tree structure applied, which is preferably a favorable Ratio of thermally conductive sections or Strands to heat-dissipating surface having.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Kühlkörper und/oder eine Beschichtung aus einem Kompositum umfassend Kornbestandteile, insbesondere Kornbestandteile aus Aluminium, hochwärmeleitfähigem Verbundwerkstoff oder dergleichen, ausgebildet. Derartige Kornbestandteile weisen eine maximale Korngröße von ca. 0,1 bis ca. 3 mm Durchmesser auf. Die Kornbestandteile sind beispielsweise aus Aluminiumschrott, Recycling-Produkten, Resten der CNT-Verbundwerkstoffverarbeitung, CNT-Verbundwerkstoffschrott, etc. kostengünstig durch mechanische Zerkleinerung erzeugbar. Die Kornbestandteile werden durch einen geeigneten Trägerstoff miteinander verbunden, so dass ein Körper geformt wird. Das Kompositum oder Kornkompositum kann Hohlräume oder Gaseinschlüsse enthalten und ist so mit besonders geringem Gewicht bereitstellbar.In Another embodiment is the heat sink and / or a coating of a composite comprising grain components, in particular grain components of aluminum, hochwärmeleitfähigem Composite material or the like, formed. Such grain components have a maximum particle size of about 0.1 to about 3 mm in diameter. The grain components are for example aluminum scrap, recycled products, CNT composite material residues, CNT composite scrap, etc. cost-effective through mechanical Crushing producible. The grain components are replaced by a suitable carrier joined together so that a Body is shaped. The composite or grain composite may contain cavities or gas inclusions and is thus available with very low weight.

In einer weiteren Ausgestaltung weist der Kühlkörper mindestens eine strömungstechnisch optimierte Struktur auf. In anderen Worten ist der Kühlkörper so geformt, dass er geringen Strömungswiderstand aufweist. Ein Fluss eines Kühlmediums entlang der Unterseite des Solarmoduls hängt von einer Anordnung des Solarmoduls ab. Bei Anordnung an einem Dach wird vorzugsweise ein Kühlkanal unterhalb der Solarmodule geschaffen, welcher sich von einer Dachrinne zu einem Dachfirst linear erstreckt. In einer Ausgestaltung sind sich entlang des Kühlkanals erstreckende, in den Kühlkanal hineinragende Kühlrippen vorgesehen, insbesondere Kühlrippe, welche quer zur Kanalrichtung gekrümmt verlaufen, um so eine Oberfläche zu erhöhen.In a further embodiment, the heat sink at least one aerodynamically optimized structure on. In other words, the heat sink is shaped that it has low flow resistance. Influence a cooling medium along the bottom of the solar module depends on an arrangement of the solar module. In arrangement on a roof is preferably a cooling channel below created the solar modules, which from a gutter to a roof ridge extends linearly. In one embodiment are themselves along the cooling channel extending, in the cooling channel projecting cooling fins provided, in particular cooling rib, which run curved transversely to the channel direction, so as to have a surface to increase.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist durch den Kühlkörper eine umströmbare Oberfläche an der Unterseite der photovoltaisch aktiven Schicht geschaffen, welche mindestens doppelt so groß, vorzugs weise mindestens dreimal so groß, insbesondere mindestens zehnmal so groß ist wie eine Oberfläche der Unterseite der photovoltaisch aktiven Schicht ohne Kühlkörper. Der Kühlkörper ist in einer Ausgestaltung derart gestaltet, dass ein Verhältnis von freier Oberfläche zu Volumen unter Berücksichtigung strömungstechnischer Randbedingungen maximiert wird. In anderen Worten wird ein Körper geschaffen, welcher eine große freie Oberfläche bei geringem Volumen und geringem Strömungswiderstand aufweist.In Another embodiment of the invention is through the heat sink an umströmbare surface at the bottom the photovoltaic active layer created which at least twice as large, preferably at least three times as large, in particular at least ten times as large as a surface the bottom of the photovoltaic active layer without heat sink. The heat sink is in one embodiment designed that a ratio of free surface to volume considering fluidic Boundary conditions is maximized. In other words, a body becomes created, which has a large free surface has low volume and low flow resistance.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Kühlkörper mittels eines hochwärmeleitfähigen elastischen Materials, insbesondere mittels eines hochwärmeleitfähigen Verbundwerkstoff-Vlieses, vorzugsweise eines CNT-Verbundwerkstoff-Vlieses, an der photovoltaisch aktiven Schicht angebracht. Durch ein elastisches Material lassen sich Unebenheiten zwischen dem Kühlkörper und dem Solarmodul ausgleichen. Gleichzeitig bewirkt ein entsprechendes Material eine gute Wärmeverteilung.In a development of the invention is the heat sink by means of a highly heat-conductive elastic Materials, in particular by means of a high thermal conductivity Composite nonwoven, preferably a CNT composite nonwoven, attached to the photovoltaic active layer. By an elastic Material can be unevenness between the heat sink and compensate the solar module. At the same time a corresponding effect Material a good heat distribution.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Kühlkörper mindestens einen Kanal auf, welcher von einem Kühlmedium durchströmbar ist. Der in dem Kühlkörper vorgesehene Kanal kann dabei gerade oder mäanderförmig verlaufen, wobei bei einem mäanderförmigen Verlauf vorzugsweise große Radien vorgesehen sind, so dass geringer Strömungswiderstand vorliegt. Der in dem Kühlkörper realisierte Kanal kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen, vorzugsweise sind jedoch Kanalrohre ohne Unstetigkeiten am Umfang eingesetzt.In A further embodiment of the invention, the heat sink at least one channel, which of a cooling medium can be flowed through. The one in the heat sink provided channel can be straight or meandering run, with a meandering course preferably large radii are provided, so that low flow resistance is present. The realized in the heat sink channel may have any cross-section, but are preferably Sewer pipes used without discontinuities on the circumference.

Die Erfindung wird weiter gelöst durch eine Solarfläche, insbesondere eine Solar-Dachfläche für ein Gebäudedach, umfassend mindestens zwei Solarmodule, wobei die Solarmodule mittels mindestens einem Längsprofil in Reihe verbunden sind, so dass unterhalb der Solarmodule ein sich in Längsrichtung der Solarfläche erstreckender Kühlkanal geschaffen ist. An der Unterseite der Solarmodule sind in einer Ausgestal tung Kühlkörper vorgesehen, die in den Kühlkanal hineinragen und von einem Kühlmedium um- und/oder durchströmbar sind. Die Kühlkanalabschnitte der einzelnen Solarmodule sind somit fluidisch verbunden. Dadurch wird ein gleichmäßiges Temperaturfeld unterhalb der Solarfläche erzeugt. Die Solar-Dachfläche ist beispielsweise für ein Spitzdach oder ein Pultdach ausgebildet, wobei die in Reihe angeordneten Solarmodule geschuppt angeordnet sein können. Ein entsprechendes Längsprofil ist beispielsweise aus der EP 1 734 588 A2 bekannt, auf welche hiermit vollumfänglich Bezug genommen wird.The invention is further achieved by a solar surface, in particular a solar roof surface for a building roof, comprising at least two solar modules, wherein the solar modules are connected in series by means of at least one longitudinal profile, so that below the solar modules in the longitudinal direction of the solar surface extending cooling channel is created , On the bottom of the solar modules heatsink are provided in a Ausgestal, the in protrude the cooling channel and can be flowed through and / or flowed through by a cooling medium. The cooling channel sections of the individual solar modules are thus fluidly connected. This creates a uniform temperature field below the solar surface. The solar roof surface is designed, for example, for a pitched roof or a pent roof, wherein the solar modules arranged in series can be arranged in a scaled fashion. A corresponding longitudinal profile is for example from the EP 1 734 588 A2 known, to which reference is hereby made in full.

In einer Weiterbildung der Solarfläche ist an einem Auslass des Kühlkanals ein Kollektorelement angeordnet, durch das ein Kühlmittelstrom am Auslass nacherhitzbar ist. Durch ein Nacherhitzen des Kühlmittelstroms am Auslass kann eine Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums in dem Kühlkanal erhöht werden. Durch die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit wird die Kühlleistung und damit der Wirkungsgrad der photovoltaisch aktiven Schicht erhöht. Eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit ist alternativ oder zusätzlich durch weitere Maßnahmen möglich. Insbesondere bei Anordnung der Solarfläche an einem Gebäude kann als Luft verwendetes Kühlmedium beispielsweise aus einem Kellerbereich oder an einer Schattenseite des Gebäudes entnommen werden. Zudem ist durch geeignete Anordnung des Kühlkanals an einem Gebäudedach ein Kamineffekt erzielbar.In a development of the solar surface is at an outlet the cooling channel arranged a collector element, through the a coolant flow is nacherhitzbar at the outlet. By a reheating of the coolant flow at the outlet can a Flow rate of the cooling medium in the Cooling channel can be increased. By the increase the flow velocity becomes the cooling capacity and thus the efficiency of the photovoltaically active layer increases. An increase in the flow rate is alternatively or additionally by further measures possible. Especially when arranging the solar surface on a building can be used as air cooling medium For example, from a basement area or on a dark side be taken from the building. In addition, by suitable Arrangement of the cooling duct on a building roof a chimney effect can be achieved.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Längsprofil ein von dem Kühlkanal thermisch und/oder elektrisch isolierter Kabelkanal vorgesehen. In dem Kabelkanal sind beispielsweise Anschlussleitungen, Sensorleitungen und dergleichen für die photovoltaisch aktive Schicht geführt. Durch die Trennung des Kabelkanals von einem Kühlkanal sind die Anschlussleitungen leicht zugänglich und vor Feuchtigkeit geschützt.In Another embodiment of the invention is in the longitudinal profile one of the cooling channel thermally and / or electrically isolated Cable channel provided. In the cable channel are, for example, connecting cables, Sensor lines and the like for the photovoltaic led active layer. By the separation of the cable channel From a cooling duct, the connecting cables are light accessible and protected from moisture.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Solaranlage umfassend eine Solarfläche, wobei die Solaranlage weiter ein Solarthermiesystem umfasst und ein durch den Kühlkanal geführtes Kühlmedium dem Solarthermiesystem zuführbar ist. Als Solarthermie wird die Umwandlung der solaren Einstrahlung in Wärme bezeichnet. Eine zugehörige Anlage wird als Solarthermiesystem bezeichnet. Durch Zuführung des erhitzten Kühlmediums zu einem Solarthermiesystem, beispielsweise zu einem wärmeabsorbierenden Aggregat des Solarthermiesystems, ist eine weitere Wirkungsgradsteigerung erzielbar. Damit ist es möglich, eine hocheffiziente Energiegewinnungsanlage zu schaffen. Die so geschaffene Solaranlage ist eine Hybridanlage mit einer Niedertemperaturzone, in welcher die erfindungsgemäß gekühlte Solarfläche angeordnet ist, und einer Hochtemperaturzone, in welcher geeignete Aggregate des Solarthermiesystems angeordnet sind. Geeignete Aggregate sind beispielsweise ein Kollektor und/oder ein Verdampfer, wobei die Aggregate in sogenannten Split-Einheiten oder Split-Geräten räumlich getrennt von weiteren Elementen angeordnet werden können. Die Nutzung des erwärmten Kühlmediums für das Solarthermiesystem entspricht einer sogenannten Rekuperation, so dass ein nachfolgender solarthermischer Prozess auf einem höheren Temperaturniveau gestartet werden kann, und dadurch auch auf einem gewünschten höheren Temperaturniveau endet.The Task is further solved by a solar system comprising a solar surface, the solar system continues to be a solar thermal system includes and guided through the cooling channel Cooling medium can be fed to the solar thermal system. Solar thermal energy is the transformation of solar radiation into heat designated. An associated plant is called solar thermal system designated. By supplying the heated cooling medium to a solar thermal system, for example to a heat absorbing Aggregate of the solar thermal system, is a further increase in efficiency achievable. This makes it possible to have a highly efficient power generation plant to accomplish. The solar system thus created is a hybrid system with a low temperature zone in which the invention cooled Solar surface is arranged, and a high-temperature zone, in which suitable units of the solar thermal system arranged are. Suitable units are for example a collector and / or an evaporator, the aggregates in so-called split units or split devices separated from others Elements can be arranged. Use of the heated Coolant for the solar thermal system corresponds a so-called recuperation, so that a subsequent solar thermal Process can be started at a higher temperature level can, and therefore on a desired higher Temperature level ends.

Vorzugsweise umfasst das Solarthermiesystem mindestens ein wärmeaufnehmendes Aggregat, welches zumindest teilweise aus einem Verbundwerkstoff mit einem eingebetteten hochwärmeleitfähigen Bestandteil aus der Gruppe umfassend Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstoffnanoröhren-Fullerene-Derivate und Kohlenstoffnanoröhren-Fullerene-Legierungen ausgebildet ist. Ein derartiges wärmeaufnehmendes Aggregat kann besonders kleinbauend realisiert werden, wobei im Vergleich zu herkömmlichen Aggregaten ein gleicher Wirkungsgrad erzielt werden kann. Kleinbauende Aggregate lassen sich an geeigneter Stelle in einem Gebäude, beispielsweise im Bereich eines Dachfirsts, vorteilhaft als Split-Einheiten anbringen. Die Verbindung von einer derartigen Solit-Einheit zu einem Hauptaggregat und/oder weiteren Aggregaten des Solarthermiesystems ist über dünne Rohre möglich, so dass der Einbau keine negativen Auswirkungen auf den nutzbaren Wohnraum als Folge hat.Preferably The solar thermal system includes at least one heat-absorbing Aggregate, which at least partially made of a composite material with an embedded high thermal conductivity component from the group comprising carbon nanotubes, carbon nanotube fullerene derivatives and carbon nanotube fullerene alloys is. Such a heat-absorbing aggregate can be particularly be made physically small, with compared to conventional Aggregates an equal efficiency can be achieved. small size Aggregates can be located in a suitable place in a building, for example in the area of a roof ridge, advantageously as split units Attach. The connection of such a solit unit to a main unit and / or other aggregates of the solar thermal system is possible over thin pipes, so that the installation does not have negative effects on the usable living space as a result.

Nicht zuletzt wird die Aufgabe gelöst durch die Verwendung eines Verbundwerkstoffs mit einem eingebetteten hochwärmeleitfähigen Bestandteil aus der Gruppe umfassend Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstoffnanoröhren-Fullerene-Derivate und Kohlenstoffnanoröhren-Fullerene-Legierungen für ein Solarmodul und/oder ein wärmeaufnehmendes Aggregat einer Solarthermieanlage. Derartige Verbundwerkstoffe zeichnen sich durch hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe Steifigkeit und geringes Gewicht aus. Durch die Verwendung der Verbundwerkstoffe sind Solaranlagen und/oder Solarthermiesysteme im Leichtbau realisierbar, wobei aufgrund einer schnellen Wärmeübertragung an ein Kühlmedium und/oder einen Wärmeträger des Solarthermiesystems es möglich wird, ein schnell reagierendes, regelbares Energiesystem für ein Gebäude zu schaffen. Im Regelfall ist eine geringe Strömungsgeschwindigkeit für eine Wärmeübertragung aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit ausreichend. Bedarfsweise kann in vorteilhaften Ausgestaltungen einer Hybridanlage umfassend Solarmodule und Solarthermiesystem eine Strömungsgeschwindigkeit eines Wärmeträgers und/oder eines Kühlmediums kurzfristig erhöht werden, um so einen erhöhten Energiebedarf abzufangen.Not Finally, the task is solved by using a Composite with an embedded high thermal conductivity Component from the group comprising carbon nanotubes, Carbon nanotube fullerene derivatives and carbon nanotube fullerene alloys for a solar module and / or a heat-absorbing Aggregate of a solar thermal system. Drawing such composites characterized by high thermal conductivity, high rigidity and low weight. By using the composite materials Are solar systems and / or solar thermal systems in lightweight construction feasible, due to a rapid heat transfer to a cooling medium and / or a heat transfer medium of the solar thermal system it becomes possible to have a fast reacting, to create a controllable energy system for a building. As a rule, a low flow velocity for heat transfer due to high thermal conductivity sufficient. If necessary, can in advantageous embodiments of a hybrid system comprising Solar modules and solar thermal system a flow rate a heat carrier and / or a cooling medium increased in the short term, so increased Intercept energy demand.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Für gleiche oder ähnliche Bauteile werden in den Zeichnungen einheitliche Bezugszeichen verwendet. Als Teil eines Ausführungsbeispiels be schriebene oder dargestellte Merkmale können ebenso in einem anderen Ausführungsbeispiel verwendet werden, um eine weitere Ausführungsform der Erfindung zu erhalten.Further advantages of the invention will become apparent From the subclaims and from the following description of embodiments of the invention, which are shown schematically in the drawings. For identical or similar components, the same reference numbers are used in the drawings. As part of an embodiment be described or illustrated features may also be used in another embodiment to obtain a further embodiment of the invention.

In den Zeichnungen zeigen:In show the drawings:

1: eine schematische Darstellung eine Ausschnitts einer Solarfläche; 1 : a schematic representation of a section of a solar surface;

2: eine Vergrößerung eines Details II gemäß 1; 2 : an enlargement of a detail II according to 1 ;

3: eine Vergrößerung eines Details eines geschnittenen Solarmoduls; 3 : an enlargement of a detail of a cut solar module;

4 bis 9: Details, ähnlich 3 alternativer Ausführungsformen eines Solarmoduls; 4 to 9 : Details, similar 3 alternative embodiments of a solar module;

10a: eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Solarmoduls; 10a a sectional side view of another embodiment of a solar module;

10b: das Solarmodul gemäß 10a in einer Explosionsdarstellung; 10b : the solar module according to 10a in an exploded view;

11: eine geschnittene Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform eines Solarmoduls mit Kühlkörper; 11 FIG. 2 is a sectional side view of an alternative embodiment of a heat sink solar module; FIG.

12: eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Solarmoduls; 12 a sectional side view of another embodiment of a solar module;

13: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Solarfläche an einem Gebäudedach; 13 : a schematic representation of a solar surface according to the invention on a building roof;

14: schematische Darstellung zweier Ausführungsformen von Solaranlagen an einem Häuserdach; 14 : schematic representation of two embodiments of solar systems on a house roof;

15: schematische Darstellung zweier weiterer Ausführungsformen von Solaranlagen an einem Pultdach; 15 : schematic representation of two further embodiments of solar systems on a pent roof;

16: eine schematische Darstellung einer weiteren Variante einer Solaranlage an einem Pultdach; 16 : a schematic representation of another variant of a solar system on a pent roof;

17: eine geschnittene Seitenansicht eines Verdampfers und 17 : a sectional side view of a vaporizer and

18: eine geschnittene Draufsicht auf den Verdampfer gemäß 17. 18 a sectioned plan view of the evaporator according to 17 ,

1 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Solarfläche 1, umfassend mehrere Solarmodule 2. Die Solarmodule 2 sind dabei derart angeordnet, dass sie sich an den Randbereichen in einer Längsrichtung L überlappen. Eine derartige Anordnung wird auch als geschuppte Anordnung bezeichnet. Dabei handelt es sich um eine übliche Anordnung von Solarmodulen 2 an einer schematisch dargestellten Unterkonstruktion 3 eines Hausdachs. In der dargestellten Ausführungsform erfolgt eine Anbringung über Längsprofile 4, welche zueinander parallel und in Querrichtung Q beabstandet angeordnet sind. Bei den dargestellten Längsprofilen 4 handelt es sich um U-Profile, wobei in Querrichtung Q aneinander angrenzende Solarmodule 2 jeweils auf einem Ende eines Schenkels der U-Profile 4 aufgelegt sind. Die Höhe der U-Profile 4 bestimmt einen Abstand der Solarmodule 2 von der Unterkonstruktion 3. Unterhalb der Solarmodule 2 wird so zwischen den Solarmodulen 2 und der Dachkonstruktion 3 ein Kühlkanal 5 für ein nicht dargestelltes Kühlmedium geschaffen. Die Solarmodule 2 sind dabei vorzugsweise ohne Querstreben an der Dachkonstruktion 3 angeordnet, so dass die Kanal abschnitte unterhalb der einzelnen Solarmodule 2 in Längsrichtung L fluidisch miteinander verbunden sind. 1 schematically shows a section of a solar surface 1 comprising a plurality of solar modules 2 , The solar modules 2 are arranged such that they overlap at the edge regions in a longitudinal direction L. Such an arrangement is also referred to as a scaly arrangement. This is a common arrangement of solar modules 2 on a schematically illustrated substructure 3 a house roof. In the illustrated embodiment, attachment via longitudinal profiles 4 , which are arranged parallel to each other and spaced transversely Q. In the illustrated longitudinal profiles 4 they are U-profiles, wherein in the transverse direction Q adjacent solar modules 2 each on one end of a leg of the U-profiles 4 are hung up. The height of the U-profiles 4 determines a distance of the solar modules 2 from the substructure 3 , Below the solar modules 2 becomes so between the solar modules 2 and the roof construction 3 a cooling channel 5 created for a not shown cooling medium. The solar modules 2 are preferably without cross struts on the roof construction 3 arranged so that the channel sections below the individual solar modules 2 are fluidly connected to one another in the longitudinal direction L.

2 zeigt eine Vergrößerung eines Details II gemäß 1. Wie in 2 erkennbar, kann erfindungsgemäß das Längsprofil 4 als Kabelkanal genutzt werden, wobei elektrische Anschlussleitungen 40 für die Solarmodule wie Solarstromleitungen, Sensorleitungen und dergleichen in dem Kabelkanal geführt werden können. Wird ein flüssiges Kühlmedium durch den Kühlkanal 5 geführt, so kann zusätzlich in dem Kabelkanal eine Rohrleitung 41 für das Kühlmedium vorgesehen sein. 2 shows an enlargement of a detail II according to 1 , As in 2 recognizable, according to the invention, the longitudinal profile 4 be used as a cable channel, with electrical connection cables 40 for the solar modules such as solar power lines, sensor cables and the like can be performed in the cable channel. Will a liquid cooling medium through the cooling channel 5 guided, so in addition in the cable channel a pipe 41 be provided for the cooling medium.

Die Solarmodule 2 liegen auf abgeflachten Enden der Schenkel des Längsprofils 4 auf. Eine Abdeckung 42 dient zur Befestigung der Solarmodule 2 an den Längsprofilen 4 und damit an der Dachkonstruktion 3. Die Abdeckung 42 dient weiter zur Abdichtung und/oder als Frostschutz. Dabei sind in der dargestellten Ausführungsform an Auflagestellen und Andruckstellen der Solarmodule 2 jeweils elastische Kunststoffprofile 43 vorgesehen. Ein Abstand A zwischen den seitlichen Kanten der in Querrichtung Q gemäß 1 benachbarten Solarmodule 2 wird dabei möglichst gering gewählt, um eine gute Flächennutzung zu erzielen. Andererseits ist jedoch der Abstand A ausreichen zu dimensionieren, um ein einfaches Verlegen der Leitungen 40, 41 zu erzielen.The solar modules 2 lie on flattened ends of the legs of the longitudinal profile 4 on. A cover 42 serves for fixing the solar modules 2 on the longitudinal profiles 4 and thus on the roof construction 3 , The cover 42 serves for sealing and / or frost protection. In this case, in the illustrated embodiment, at support points and pressure points of the solar modules 2 each elastic plastic profiles 43 intended. A distance A between the lateral edges of the transverse direction Q according to FIG 1 neighboring solar modules 2 is chosen as low as possible in order to achieve good land use. On the other hand, however, the distance A is sufficient to dimension to a simple laying of the lines 40 . 41 to achieve.

Erfindungsgemäß ist ein Wärmewiderstand einer Unterseite des Solarmoduls 2, insbesondere an einer eine photovoltaisch aktiven Schicht 20 des Solarmoduls 2 verringert. In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist zu diesem Zweck ein Kühlkörper 6 an der Unterseite des Solarmoduls 2, genauer an einer Unterseite der photovoltaisch aktiven Schicht 20 angeordnet. Verschiedene Ausführungsformen des Kühlkörpers 6 werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 3 bis 11b im Detail beschrieben.According to the invention, a thermal resistance of a bottom side of the solar module 2 , in particular on a photovoltaically active layer 20 of the solar module 2 reduced. In the in 2 illustrated embodiment is for this purpose a heat sink 6 at the bottom of the solar module 2 , more precisely a bottom of the photovoltaic active layer 20 arranged. Various embodiments of the heat sink 6 will be referred to below with reference to 3 to 11b described in detail.

3 zeigt schematisch ein Detail einer Schnittansicht eines Solarmoduls 2 mit einem Kühlkörper 6. Der dargestellte Kühlkörper 6 ist beispielsweise aus stranggepressten, kupferfreien Aluminiumlegierung ausgebildet. Aluminium hat eine Wärmeleitfähigkeit von 221 W/(mK). Die Wärmeleitfähigkeit liegt dabei deutlich über der von Beton, Polymerbeton und/oder einer für die photovoltaisch aktive Schicht verwendeten Glasfläche. Der Kühlkörper 6 weist einen an dem Solarmodul 2 angeordneten Grundkörper 61 mit Kühlrippen 60 auf, welche in Längsrichtung parallel zueinander angeordnet sind. Die Kühlrippen 60 ragen von dem Grundkörper 61 ab, wobei ein Übergang zwischen dem Grundkörper 61 und den Kühlrippen 60 abgerundet ist. Eine Strecke C zwischen zwei Kühlrippen 60 und eine Materialdicke D an den abgerundeten Übergangsstellen sind dabei derart gewählt, dass eine optimale Wärmeleitung innerhalb des Kühlkörpers 6 möglich ist, wobei eine Grundfläche 61 und damit das Solarmodul 2 möglichst gleichmäßig gekühlt wird. 3 schematically shows a detail of a sectional view of a solar module 2 with a heat sink 6 , The heat sink shown 6 For example, is formed of extruded, copper-free aluminum alloy. Aluminum has a thermal conductivity of 221 W / (mK). The thermal conductivity is significantly higher than that of concrete, polymer concrete and / or a glass surface used for the photovoltaically active layer. The heat sink 6 has one on the solar module 2 arranged body 61 with cooling fins 60 on, which are arranged in the longitudinal direction parallel to each other. The cooling fins 60 protrude from the main body 61 starting, leaving a transition between the main body 61 and the cooling fins 60 is rounded. A stretch C between two cooling fins 60 and a material thickness D at the rounded transition points are chosen such that optimum heat conduction within the heat sink 6 possible, with a base area 61 and thus the solar module 2 is cooled as evenly as possible.

4 zeigt ein Detail, ähnlich 3, einer alternativen Ausführungsform eines Solarmoduls 2 mit einem Kühlkörper 6. Bei der Ausführungsform gemäß 4 ist an der Strecke C zwischen zwei Kühlrippen 60 eine Beschichtung 62 aus einem hochwärmeleitenden Verbundwerkstoff angebracht. Durch die Beschichtung 62 wird ein Wärmewiderstand zwischen dem Kühlkörper 6 und einem den Kühlkörper 6 umströmenden, nicht dargestellten Medium weiter verringert. Dadurch kann im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 bei einer verringerten umströmten Oberfläche die gleiche Kühlwirkung erzielt werden. Somit ist es möglich, den Abstand zwischen zwei Kühlrippen 60 zu erhöhen. Als hochwärmeleitfähiger Verbundwerkstoff wird beispielsweise ein Verbundwerkstoff mit Kohlenstoffnanoröhren (carbon nano tubes – CNT), CNT-Fullerene-Derivaten oder CNT-Fullerene-Legierungen verwendet, welcher eine Wärmeleitfähigkeit von 2000 bis 6000 W/(mK) aufweist. 4 shows a detail, similar 3 , an alternative embodiment of a solar module 2 with a heat sink 6 , In the embodiment according to 4 is at the distance C between two cooling fins 60 a coating 62 made of a highly heat-conductive composite material. Through the coating 62 becomes a thermal resistance between the heat sink 6 and one the heat sink 6 around flowing, not shown medium further reduced. As a result, in comparison to the embodiment according to 3 be achieved at a reduced flow around the same surface cooling effect. Thus, it is possible the distance between two cooling fins 60 to increase. As a high heat conductive composite material, for example, a composite material with carbon nanotubes (CNT), CNT fullerene derivatives or CNT fullerene alloys is used, which has a thermal conductivity of 2000 to 6000 W / (mK).

5 zeigt ein Detail, ähnlich 3, in einer weiteren Ausführungsform mit einem Kühlkörper 6, welcher vollständig aus einem im Zusammenhang mit 4 beschriebenen Verbundwerkstoff herstellt ist. Je nach Wahl des Verbundwerkstoffs weist dieser neben der hohen Wärmeleitfähigkeit auch eine besonders geringe Dichte auf. So sind Verbundwerkstoffe denkbar, welche eine Dichte von maximal 1,5 g/cm3 aufweisen. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Verbundwerkstoffs kann weiter ein Abstand E zwischen zwei Kühlrippen im Vergleich zu der Ausführungsform gemäß 3 deutlich vergrößert werden. Dadurch wird ein Kühlkörper 6 geschaffen, welcher ein besonders geringes Gewicht aufweist, gleichzeitig jedoch geeignet ist, um eine gute Wärmeabgabe, d. h. eine effiziente Kühlung des Solarmoduls 2 zu erzielen. 5 shows a detail, similar 3 in a further embodiment with a heat sink 6 which is completely related to one 4 produced composite material is produced. Depending on the choice of the composite, this has in addition to the high thermal conductivity and a particularly low density. Thus, composites are conceivable which have a density of at most 1.5 g / cm 3 . Due to the high thermal conductivity of the composite, a distance E between two cooling fins in comparison to the embodiment according to FIG 3 be significantly increased. This will be a heat sink 6 created, which has a particularly low weight, but at the same time is suitable to a good heat dissipation, ie an efficient cooling of the solar module 2 to achieve.

6 und 7 zeigen weitere Ausführungsformen von Kühlkörpern 6 mit Kühlrippen 60. Dabei sind die Kühlrippen 60 bei den Ausführungsformen gemäß den 6 und 7 nicht-linear förmig sondern gewellt. Dadurch kann die durch ein Kühlmedium umströmte Oberfläche weiter vergrößert werden. Durch die Wellung der Kühlrippen 60 gemäß 6 und 7 wird ein Teil einer Strahlungsenergie, welche von dem Bereich einer Zone C emittiert wird, wieder von Teilen der Kühlrippe 60 absorbiert und über Konvektion dem strömenden Kühlmedium zugeführt. 6 and 7 show further embodiments of heat sinks 6 with cooling fins 60 , Here are the cooling fins 60 in the embodiments according to the 6 and 7 non-linear shaped but wavy. As a result, the surface flowed around by a cooling medium can be further increased. By the corrugation of the cooling fins 60 according to 6 and 7 Part of a radiation energy emitted from the region of a zone C is again part of the cooling fin 60 absorbed and fed via convection to the flowing cooling medium.

8 zeigt ein Detail, ähnlich 3, gemäß einer weiteren Ausführungsform. Bei der Ausführungsform gemäß 8 ist ein Kühlkörper 6 aus einem Kompositum aus Kornbestandteilen hergestellt, wobei die Kornbestandteile über ein Bindemittel, vorzugsweise ein gut wärmleitendes Bindemittel, hergestellt sind. Ein entsprechender Kühlkörper 6 ist beispielsweise durch Kaltpressen herstellbar. Die Kornbestandteile sind aus einem hochleitfähigen Material, beispielsweise Aluminium oder einem oben beschriebenen Verbundwerkstoff, wobei die Kornbestandteile aus Schrott oder dergleichen durch Mahlen oder ähnlich mechanische Zerkleinerungen erhalten werden können. 8th shows a detail, similar 3 , according to another embodiment. In the embodiment according to 8th is a heat sink 6 made of a composite of grain constituents, the grain constituents being produced via a binder, preferably a good heat-conducting binder. A corresponding heat sink 6 can be produced for example by cold pressing. The grain components are made of a highly conductive material, such as aluminum or a composite material described above, wherein the grain components of scrap or the like can be obtained by grinding or similar mechanical crushing.

9 zeigt ein Detail, ähnlich 3, gemäß einer weiteren Ausführungsform. Bei der Ausführungsform gemäß 9 ist der Kühlkörper 6 aus mehreren Schichten 6a, 6b, 6c, 6d aufgebaut. Vorzugsweise wird für jede Schicht ein Verbundwerkstoff mit Kohlenstoffnanoröhren (CNT-Verbundwerkstoff) eingesetzt. Durch die mehreren Schichten ist es möglich, verschiedene Eigenschaften miteinander zu kombinieren. Zwischen der photovoltaisch aktiven Schicht 20 und dem Kühlkörper 6 ist eine Zwischenschicht 63 angeordnet, welche im Detail im Zusammenhang mit den 10a, 10b erläutert wird. Auf der Oberseite der photovoltaisch aktiven Schicht 20 ist eine Glasplatte 21 angeordnet. Es ist selbstverständlich, dass dabei auch Ausführungsformen denkbar sind, welche keine Schicht 6d mit Kühlrippen aufweist. 9 shows a detail, similar 3 , according to another embodiment. In the embodiment according to 9 is the heat sink 6 of several layers 6a . 6b . 6c . 6d built up. Preferably, a composite material with carbon nanotubes (CNT composite material) is used for each layer. The multiple layers make it possible to combine different properties. Between the photovoltaic active layer 20 and the heat sink 6 is an intermediate layer 63 arranged in detail in connection with the 10a . 10b is explained. On top of the photovoltaic active layer 20 is a glass plate 21 arranged. It goes without saying that embodiments are also conceivable which do not have a layer 6d having cooling fins.

Durch die Verwendung der beschriebenen Verbundwerkstoffe ist die Gestaltung des Solarmoduls 2 als Sandwichsystems mit höchster Zug- und Druckfestigkeit in den Randzonen und extrem guter durchgehender Wärmeleitfähigkeit realisierbar. Ein Sandwichsystem erfordert eine gewisse Dicke, um Steifigkeit und Festigkeit des Solarmoduls zu gewährleisten. Dies ist in dem Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß 9 durch Verwendung eines Verbundwerkstoffes in der Zwischenschicht 6b erreicht. Aufgrund der geringen Dichte des verwendeten Verbundwerkstoffs erfährt das Solarmodul trotz steigender Dicke keine wesentliche Gewichtszunahme und keine wesentliche Verminderung der Wärmeübertragungsfähigkeit. Um eine Gewichtszunahme zu vermeiden, ist es bei den beschriebenen Verbundwerkstoffen mit eingebetteten hochwärmeleitfähigen Bestandteilen aufgrund der extrem guten Wärmeleitfähigkeit möglich, Hohlräume oder Leichtkörperteilchen einzubauen, ohne die Wärmeleitfähigkeit in einem für die Anwendung relevanten Maße zu verringern.By using the composite materials described is the design of the solar module 2 as a sandwich system with maximum tensile and compressive strength in the edge zones and extremely good continuous thermal conductivity feasible. A sandwich system requires a certain thickness in order to ge rigidity and strength of the solar module währleisten. This is according to the embodiment of the invention 9 by using a composite material in the intermediate layer 6b reached. Due to the low density of the composite used, the solar module undergoes no significant increase in weight and no significant reduction in heat transfer capacity despite increasing thickness. In order to avoid weight gain, it is possible in the described composite materials with embedded high thermal conductivity components due to the extremely good thermal conductivity, cavities or lightweight particles to install without reducing the thermal conductivity in a relevant for the application dimensions.

Bei dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist unter Ausnutzung der Werkstoffeigenschaften, insbesondere der Druck- und Zugfestigkeit des verwendeten Verbundwerkstoffs, auf eine beispielsweise aus Glas gestaltete Trägerschicht für die photovoltaisch aktive Schicht verzichtet. Dabei wird ein Kohlenstoffnanoröhren-Verbundwerkstoff verwendet, der eine etwa 60-mal höhere Zugfestigkeit als Stahl aufweist. Ein derartiger Verbundwerkstoff ist in der Lage, die Zugspannung in einer Randfaserzone einer üblicherweise als Glasplatte gestalteten Trägerschicht (Substratplatte) aufzunehmen. Dadurch ist es möglich, die Dicke der Glasplatte zu vermindern oder diese – wie in 9 dargestellt – entfallen zu lassen. Bei der in 9 dargestellten Ausführungsform liegt die photovoltaisch aktive Schicht 20 direkt angrenzend an eine Druckzone einer tragenden Sandwichplatte oder Schicht 6a. Die Schicht 6a übernimmt die Druckspannungen und liegt gleichzeitig in unmittelbarer Nähe der zu kühlenden Substanz, nämlich der photovoltaisch aktive Schicht 20, so dass deren Wärme sehr gut abgeleitet wird. Diese beiden Eigenschaften des Verbundwerkstoffs, hohe Druckspannungsstabilität und höchste Wärmeleitfähigkeit, sind dabei für die Verwendung im Zusammenhang mit einem Solarmodul 2 besonders vorteilhaft.At the in 9 illustrated embodiment is taking advantage of the material properties, in particular the compressive and tensile strength of the composite material used, dispensed on a glass, for example, designed carrier layer for the photovoltaically active layer. In this case, a carbon nanotube composite is used, which has an approximately 60 times higher tensile strength than steel. Such a composite material is able to absorb the tensile stress in an edge fiber zone of a carrier layer (substrate plate), which is usually designed as a glass plate. This makes it possible to reduce the thickness of the glass plate or these - as in 9 presented - to be omitted. At the in 9 illustrated embodiment is the photovoltaically active layer 20 directly adjacent to a print zone of a supporting sandwich panel or layer 6a , The layer 6a takes over the compressive stresses and is at the same time in the immediate vicinity of the substance to be cooled, namely the photovoltaically active layer 20 so that their heat is dissipated very well. These two properties of the composite material, high compressive stress stability and highest thermal conductivity, are for use in connection with a solar module 2 especially advantageous.

10a ist eine geschnittene Seitenansicht eines Solarmoduls 2 mit einem Kühlkörper 6, wobei der Kühlkörper 6 ohne Klebeverbindung an einer Unterseite des Solarmoduls 2 angebracht ist. 10b ist eine Explosionsdarstellung der Ausführungsform gemäß 10a. Zum Anbringen des Kühlkörpers 6 ohne Klebeverbindung ist zwischen dem Solarmodul 2 und dem Kühlkörper 6 ein elastisches Material 63 angeordnet. Das elastische Material 63 ist in einer Ausgestaltung ein Vlies aus einem Verbundwerkstoff mit den oben beschriebenen Eigenschaften. Das elastische Material 63 weist beispielsweise eine Dicke von ca. 0,5 bis ca. 6 mm, vorzugsweise von ca. 1 bis 4 mm auf. Durch das elastische Material 63 ist insbesondere aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Vlieses eine gute Wärmeverteilung von dem Solarmodul 2 zu dem Kühlkör per 6 möglich. Durch das elastische Material 63 können weiter Unebenheiten zwischen dem Solarmodul 2 und dem Kühlkörper 6 ausgeglichen werden. Aufgrund der Elastizität des elastischen Materials 63 ist es weiter möglich, statische Unbestimmtheiten im Bereich einer schematisch angedeuteten Befestigung des Solarmoduls 2 auszugleichen. 10a is a sectional side view of a solar module 2 with a heat sink 6 , where the heat sink 6 without adhesive connection to a bottom of the solar module 2 is appropriate. 10b is an exploded view of the embodiment according to 10a , For attaching the heat sink 6 without adhesive connection is between the solar module 2 and the heat sink 6 an elastic material 63 arranged. The elastic material 63 In one embodiment, it is a nonwoven made of a composite material with the properties described above. The elastic material 63 For example, has a thickness of about 0.5 to about 6 mm, preferably from about 1 to 4 mm. Through the elastic material 63 In particular, due to the high thermal conductivity of the web is a good heat distribution of the solar module 2 to the Kühlkör by 6 possible. Through the elastic material 63 can continue to unevenness between the solar panel 2 and the heat sink 6 be compensated. Due to the elasticity of the elastic material 63 it is further possible static indeterminacy in the range of a schematically indicated attachment of the solar module 2 compensate.

11 ist eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Solarmoduls 2 mit einem Kühlkörper 6. In den Kühlkörper 6 sind dabei Rohrstücke 64 eingebettet, durch welche ein nicht dargestelltes Kühlmedium führbar ist. Der Kühlkörper 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise aus einem hochwärmeleitfähigen Verbundwerkstoff, beispielsweise einem CNT-Verbundwerkstoff. Dabei können mehrere Kühlrohre 64 in den Kühlkörper 6 eingearbeitet sein, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei parallele Kühlrohre 64 im Abstand H vorgesehen. Der Kühlkörper 6 kann mit dem Solarmodul 2 verklebt werden und/oder mittels eines im Zusammenhang mit 10a, 10b beschriebenen elastischen Materials 63 mit dem Solarmodul 2 verbunden sein. Bei einer Kühlung eines Solarmoduls 2 durch ein in Kühlröhren 64 geführtes Kühlmedium besteht die Gefahr, dass eine ungleichmäßige Kühlung des Solarmoduls 2 erfolgt. Um diesem Effekt entgegen zu wirken, können die Kühlröhren 64 zum Einen mäanderförmig an einer Unterseite des Solarmoduls 2 angeordnet sein. Erfindungsgemäß wird eine ungleichmäßige Kühlung weiter durch den Kühlkörper 6 verhindert, wobei durch den Kühlkörper 6 die Wärme zunächst von dem Solarmodul 2 abgleitet und dann dem Röhrensystem 64 zugeleitet wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird einer Kühlwirkung im unmittelbaren Bereich der Kühlröhren 64 zudem entgegen gewirkt, in dem ein direkter Kontakt zwischen dem Kühlkörper 6 und dem Solarmodul 2 im Bereich der Kühlröhren 64 durch Aussparungen 65 verhindert wird. Der Kühlkörper 6 kontaktiert dagegen das Solarmodul 2 an Stellen, welche eine maximale Entfernung L von den Kühlröhren 64 aufweisen. 11 is a sectional side view of another embodiment of a solar module according to the invention 2 with a heat sink 6 , In the heat sink 6 are pipe sections 64 embedded, through which a not shown cooling medium is feasible. The heat sink 6 is in this embodiment preferably made of a highly heat conductive composite material, such as a CNT composite material. It can be several cooling tubes 64 in the heat sink 6 be incorporated, in the illustrated embodiment, two parallel cooling tubes 64 provided at a distance H. The heat sink 6 can with the solar panel 2 glued and / or by means of a related 10a . 10b described elastic material 63 with the solar module 2 be connected. When cooling a solar module 2 through in cooling tubes 64 guided cooling medium there is a risk that uneven cooling of the solar module 2 he follows. To counteract this effect, the cooling tubes can 64 on the one hand meandering on an underside of the solar module 2 be arranged. According to the invention, uneven cooling continues through the heat sink 6 prevented, passing through the heat sink 6 the heat first from the solar module 2 slips off and then the tube system 64 is forwarded. In the illustrated embodiment, a cooling effect in the immediate area of the cooling tubes 64 also counteracted, in which a direct contact between the heat sink 6 and the solar module 2 in the field of cooling tubes 64 through recesses 65 is prevented. The heat sink 6 In contrast, the solar module contacts 2 in places, which is a maximum distance L from the cooling tubes 64 exhibit.

12 zeigt eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Solarmoduls 2 mit einem Kühlkörper 6, ähnlich 11. Im Unterschied zu 11 sind jedoch Kühlröhren 64 vorgesehen, welche einen ovalen Querschnitt aufweisen, wobei die Kühlröhren 64 derart an dem Solarmodul 2 angeordnet sind, dass eine größere Querschnittserstreckung im Wesentlichen parallel zu dem Solarmodul 2 angeordnet ist. Dadurch ist im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 11 eine größere Fläche des Solarmoduls 2 im Bereich der Kühlröhren 64 angeordnet. Der Kühlkörper 6 ist in einer Ausgestaltung aus einem Verbundwerkstoff, der während der Herstellung eine thermoplastische Phase aufweist, hergestellt. Die Röhren 64 können dabei während der thermoplastischen Phase in den Kühlkörper 6 eingefügt werden. 12 shows a sectional view of another embodiment of a solar module according to the invention 2 with a heat sink 6 , similar 11 , In contrast to 11 but are cooling tubes 64 provided, which have an oval cross-section, wherein the cooling tubes 64 such on the solar module 2 arranged that a larger cross-sectional extension substantially parallel to the solar module 2 is arranged. As a result, compared to the embodiment according to 11 a larger area of the solar module 2 in the field of cooling tubes 64 arranged. The heat sink 6 is in one embodiment made of a composite material having a thermoplastic phase during manufacture. The tubes 64 can during the thermoplastic Phase in the heat sink 6 be inserted.

Die in den Figuren dargestellten Solarmodule mit Kühlkörpern sind lediglich beispielhafte Ausführungsformen. Selbstverständlich sind andere Ausführungsformen denkbar. Insbesondere ist es auch denkbar, eine Beschichtung direkt auf einer photovoltaisch aktiven Schicht aufzubringen und/oder die photovoltaisch aktive Schicht mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit zu gestalten.The in the figures illustrated solar modules with heat sinks are merely exemplary embodiments. Of course Other embodiments are conceivable. In particular It is also possible to apply a coating directly on a photovoltaic apply active layer and / or the photovoltaic active Layer with a high thermal conductivity too shape.

13 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Solarfläche 1 mit Solarmodulen 2, welche an einem Gebäudedach 3 angebracht ist. Dabei wird zwischen einer Unterkonstruktion 30 des Gebäudedachs 3 und den Solarmodulen 2 ein Kühlkanal 5 geschaffen. Als Kühlmedium dient in der dargestellten Ausführungsform Luft. Kaltluft wird zu diesem Zweck an einem Kanaleinlass 50 in einem Traufenbereich eingeführt. Ein Auslass 51 des Kühlkanals 5 ist in einem Dachfirst 51 angeordnet. Dadurch wird ausgenutzt, dass kalte Luft nach oben steigt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Bereich des Auslasskanals 51 ein Firstkollektor 70 vorgesehen, durch welchen ein in dem Kühlkanal 5 geführtes Kühlmedium zusätzlich erwärmt wird. Der Firstkollektor 70 kann dabei ebenfalls zumindest teilweise aus einem hochwärmeleitfähigen Material bestehen, um ein Erhitzen des Kühlmediums ohne Verluste zu erreichen. Durch den Firstkollektor 70 wird ein Kamineffekt, durch welchen ein Strömungsantrieb des Kühlmediums aufgrund einer Temperaturdifferenz zwischen Lufteintritt und Luftaustritt erzielt wird, weiter verstärkt. Die zugeführte Luft kann beispielsweise der Umgebung entnommen werden und am Auslass 51 wieder an die Umgebung abgegeben werden. Der Auslass 51 kann dabei zur Erzeugung eines Unterdrucks und Erhöhung einer Strömungsgeschwindigkeit durch einen Bernoulli-Effekt eine Einschnürung oder Verengung aufweisen. Weiter ist es denkbar, den Einlass 50 wie dargestellt im Traufenbereich mit einem Rohrsystem 8 zu verbinden, wobei dem Kühlkanal 5 Luft aus einem Kellerbereich 81 oder dergleichen, d. h. aus einem kühlen Bereich des Gebäudes zugeführt wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Kanalsystem 8 weiter einen Ventilator 82, welcher beispielsweise an einer schattenseitigen Hauswand oder dergleichen angebracht ist, um Luft von dieser Stelle abzuziehen und dem Einlass 50 zuzuführen. 13 schematically shows a solar surface according to the invention 1 with solar modules 2 which on a building roof 3 is appropriate. It is between a substructure 30 of the building roof 3 and the solar modules 2 a cooling channel 5 created. As the cooling medium is used in the illustrated embodiment, air. Cold air is for this purpose at a channel inlet 50 introduced in a eaves area. An outlet 51 of the cooling channel 5 is in a ridge 51 arranged. This makes use of the fact that cold air rises. In the illustrated embodiment is in the region of the outlet channel 51 a first collector 70 provided by which one in the cooling channel 5 heated cooling medium is additionally heated. The first collector 70 may also be at least partially made of a highly heat conductive material to achieve heating of the cooling medium without loss. Through the first collector 70 a chimney effect, by which a flow drive of the cooling medium is achieved due to a temperature difference between air inlet and air outlet, further enhanced. The supplied air can for example be taken from the environment and at the outlet 51 be returned to the environment. The outlet 51 may have a constriction or constriction to generate a negative pressure and increase a flow velocity through a Bernoulli effect. Further, it is conceivable the inlet 50 as shown in the eaves area with a pipe system 8th to connect, with the cooling channel 5 Air from a basement area 81 or the like, that is supplied from a cool area of the building. In the illustrated embodiment, the channel system includes 8th continue a fan 82 For example, which is attached to a shadow-side house wall or the like, for drawing air from this point and the inlet 50 supply.

14 zeigt zwei Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Solaranlage an einem Hausdach. Die Solaranlage umfasst dabei jeweils eine Solarfläche 1 mit Solarmodulen 2, welche mit einer Dachkonstruktion 3 einen Kanal 5 bilden. Die Solaranlage umfasst weiter ein Solarthermiesystem 9 mit einer Split-Einheit 90. Die Split-Einheit 90 ist als wärmeabsorbierenden Aggregat mit einem Ventilator 91 gestaltet. Die Split-Einheit 90 ist dabei je nach baulichen Gegebenheiten gemäß einer ersten Ausführungsform im Wesentlichen senkrecht angeordnet, beispielsweise an einer Mittelwand eines Dachwohnraums, und/oder gemäß einer zweiten Ausführungsform im Wesentlichen parallel zu einer zweiten Dachfläche 31 angeordnet. In beiden Ausführungsformen wird das erwärmte Kühlmedium der Split-Einheit 90 zugeführt, wobei die Split-Einheit 90 jeweils einen Ventilator 91 umfasst. Bei der zweiten Ausführungsform ist die Split-Einheit 90 vorzugsweise im Bereich eines Isolati onsquerschnitts des Gebäudedachs befestigt, wobei dabei eine Dachisolation des Gebäudedachs 3 auf vorteilhafte Weise für eine Schalldämmung verwendet werden kann. Durch Verwendung des Ventilators 91 wird das aus dem Kühlkanal 5 austretende Kühlmedium weiter beschleunigt und dadurch ein Durchströmen des Kühlkanals 5 weiter verbessert. Die Split-Einheiten 90 sind mit weiteren Elementen 92 der Solarthermieanlage 9, wie Wärmepumpen, Kühlaggregate, Speicher etc. durch dünne Rohre 93 verbunden, wobei die Rohre 93 beispielsweise einen Durchmesser von ca. 3 cm aufweisen. Derartige Rohre beanspruchen somit nur einen geringen nutzbaren Raum. Je nach Gestaltung eines Mediums des Solarthermiesystems 9 und/oder eines für die Kühlung der Solarmodule 2 verwendeten Kühlmediums kann das Kühlmedium direkt über die Rohre 93 der Solarthermieanlage 9 zugeführt werden oder mittels eines Wärmetauschers Wärme an das Medium des Solarthermiesystems 9 abgeben. Für einen hierfür eingesetzten Wärmetauscher ist es ebenfalls denkbar, hochwärmeleitfähige Materialien wie entsprechende Verbundwerkstoffe einzusetzen. 14 shows two embodiments of a solar system according to the invention on a house roof. The solar system includes one solar panel each 1 with solar modules 2 , which with a roof construction 3 a channel 5 form. The solar system also includes a solar thermal system 9 with a split unit 90 , The split unit 90 is as a heat absorbing aggregate with a fan 91 designed. The split unit 90 Depending on the structural conditions, according to a first embodiment, it is arranged substantially vertically, for example on a middle wall of a roof dwelling, and / or according to a second embodiment substantially parallel to a second roof surface 31 arranged. In both embodiments, the heated cooling medium of the split unit 90 fed, the split unit 90 one fan each 91 includes. In the second embodiment, the split unit 90 preferably attached in the region of a Isolati onsquerschnitts the building roof, in which case a roof insulation of the building roof 3 can be used advantageously for a sound insulation. By using the fan 91 that will be from the cooling channel 5 escaping cooling medium further accelerated, thereby flowing through the cooling channel 5 further improved. The split units 90 are with more elements 92 the solar thermal system 9 such as heat pumps, cooling units, storage etc. through thin tubes 93 connected, with the pipes 93 For example, have a diameter of about 3 cm. Such pipes thus require only a small usable space. Depending on the design of a medium of the solar thermal system 9 and / or one for the cooling of the solar modules 2 used cooling medium, the cooling medium directly through the pipes 93 the solar thermal system 9 be fed or heat by means of a heat exchanger to the medium of the solar thermal system 9 submit. For a heat exchanger used for this purpose, it is also conceivable to use highly heat-conductive materials such as corresponding composite materials.

15 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Solaranlage mit Solarfläche 1 und Solarthermiesystem 9 an einem als Pultdach gestaltetem Gebäudedach 3 mit einer im Wesentlichen senkrechten Außenwand 32. Dabei ist gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ein Firstkollektor 90 zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit an einem Auslass 51 des Kühlkanals 5 vorgesehen. An dem Firstkollektor 90 ist weiter ein Ventilator 91 des Solarthermiesystems 9 angeordnet, durch den die Strömungsgeschwindigkeit zusätzlich erhöht wird. Der Firstkollektor 90 ist dabei derart gestaltet, dass eine der Einfallsseite der Lichtstrahlen zugewandte Seite aus einer Glasplatte besteht, welche beispielsweise über einem geschwärztem Kupferkörper oder dergleichen, welche die Wärme der einfallenden Lichtstrahlen an den Kühlmediumstrom überträgt, angeordnet ist. Vorzugsweise kann auch hier ein hochwärmeleitfähiger Verbundstoff eingesetzt werden. Ein entsprechender Firstkollek tor 90 weist vorzugsweise an der Außenseite eine hohe ästhetische Ähnlichkeit mit einem Solarmodul 2 auf. Der Ventilator 91 und/oder der Firstkollektor 90 ist/sind über Leitungen 93 mit den Haupteinheiten 92 des Solarthermiesystems 9 verbunden. Gemäß einer zweiten in 15 dargestellten Ausführungsform ist die Split-Einheit 90a unterhalb der Solarfläche 1 angeordnet, so dass die gesamte Dachfläche als Solarfläche 1 nutzbar ist. 15 shows a further embodiment of a solar system with solar surface 1 and solar thermal system 9 on a building roof designed as a pent roof 3 with a substantially vertical outer wall 32 , In this case, according to a first embodiment, a ridge collector 90 to increase the flow rate at an outlet 51 of the cooling channel 5 intended. At the first collector 90 is still a fan 91 of the solar thermal system 9 arranged, through which the flow rate is additionally increased. The first collector 90 is designed such that one of the incident side of the light rays facing side consists of a glass plate, which is arranged for example on a blackened copper body or the like, which transmits the heat of the incident light rays to the cooling medium flow. Preferably, a highly heat-conductive composite can also be used here. A corresponding ridge collector 90 preferably has a high aesthetic similarity with a solar module on the outside 2 on. The ventilator 91 and / or the first collector 90 is / are via lines 93 with the main units 92 of the solar thermal system 9 connected. According to a second in 15 illustrated embodiment is the split unit 90a below the solar surface 1 arranged so that the entire roof area as a solar area 1 is usable.

16 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Solaranlage mit Solarmodulen 2, welche durch ein flüssiges Kühlmedium gekühlt werden. Bei der Ausführungsform gemäß 15 ist unterhalb der Solarmodule 2 ein Kühlkanal 5 gebildet, wobei der Kühlkanal 5 beispielsweise in den Kühlkörpern gemäß den 11 und 12 gebildet ist. Dabei kann ein Kühlmedium verwendet werden, welches üblicherweise als Wärmeträger in Solarkollektoren einer Solarthermieanlage verwendet wird. In der Ausführungsform gemäß 15 ist ein Kollektor 90 in der Nähe eines Dachfirsts angebracht, durch welchen das Kühlmedium mittels einfallender Lichtstrahlen erwärmt wird. Zusätzlich wird das Kühlmedium durch Abwärme der Solarmodule 2 erhitzt. Das derart erwärmte Kühlmedium wird über Rohre 93 einem Speicher 92 zugeführt. Dabei ist es denkbar, die Kanäle der Solarmodule 2 und des Kollektors 20 derart zu gestalten, dass das Kühlmedium in Reihe, parallel oder wahlweise durch die Solarmodule 2 und/oder den Solarkollektor 60 geführt wird. In anderen Worten, kann das Kühlmedium für die Kühlung der Solarmodule 2 und für den Solarkollektor 60 in Serien- oder Parallelbetrieb oder in Kombination dieser beiden Betriebsarten verwendet werden. 16 shows a further embodiment of a solar system with solar modules 2 , which are cooled by a liquid cooling medium. In the embodiment according to 15 is below the solar modules 2 a cooling channel 5 formed, wherein the cooling channel 5 for example, in the heat sinks according to the 11 and 12 is formed. In this case, a cooling medium can be used, which is usually used as a heat transfer medium in solar collectors of a solar thermal system. In the embodiment according to 15 is a collector 90 mounted near a roof ridge, through which the cooling medium is heated by means of incident light rays. In addition, the cooling medium is due to waste heat of the solar modules 2 heated. The thus heated cooling medium is through pipes 93 a memory 92 fed. It is conceivable, the channels of the solar modules 2 and the collector 20 to make such that the cooling medium in series, in parallel or optionally by the solar modules 2 and / or the solar collector 60 to be led. In other words, the cooling medium for the cooling of the solar modules 2 and for the solar collector 60 used in series or parallel operation or in combination of these two operating modes.

Als Ventilatoren 82, 91 werden vorzugsweise drehzahlgeregelte Ventilatoren eingesetzt. Die Ventilatoren 82, 91 arbeiten vorzugsweise mit niedriger Drehzahl um so Wirbelverluste, einen Geräuschpegel und/oder einen Energieverbrauch niedrig zu halten. Insbesondere in einem Hausinnenraum sind derartige Ventilatoren vorteilhaft einsetzbar. Aufgrund des schnellen Wärmeübergangs ist eine mäßige Strömungsgeschwindigkeit, welche durch derartige Ventilatoren im Normalbetrieb generierbar ist, im Regelfall ausreichend. Je nach Anbringung der Anlage wird vorzugsweise ein Kamineffekt erzielt, welcher in vielen Fällen zur Erzeugung eines bewegten Kühlmediumstroms bereits ausreicht. Die Ventilatoren können daher zeitweise abgeschaltet sein. Zu diesem Zweck sind die Ventilatoren so gestaltet, dass sie selbst im abgeschalteten Zustand nur einen geringen Strömungswiderstand aufweisen. Ist aufgrund von hohen Außentemperaturen, Windstille oder ähnlichen Randbedingungen die durch den Kamineffekt erzeugte Strömungsgeschwindigkeit nicht ausreichend, um eine gewünschte Kühlung zu erzielen, können die Ventilatoren bedarfsweise zugeschaltet werden. Zum schnellen Erhitzen und/oder schnellen Energiegewinn kann die Drehzahl der Ventilatoren kurzfristig erhöht werden. Dank der durch Verwendung von hochwärmeleitfähigen Materialien erzielten hohen Ansprechgeschwindigkeit kann so ein schnell reagierendes, regelbares System geschaffen werden.As fans 82 . 91 Preferably speed-controlled fans are used. The fans 82 . 91 Preferably operate at low speed so as to keep vortex losses, a noise level and / or energy consumption low. In particular, in a house interior such fans are advantageously used. Due to the rapid heat transfer is a moderate flow rate, which can be generated by such fans in normal operation, as a rule sufficient. Depending on the attachment of the system, a chimney effect is preferably achieved, which is already sufficient in many cases to produce a moving cooling medium flow. The fans can therefore be switched off temporarily. For this purpose, the fans are designed so that they have only a low flow resistance even when switched off. If, due to high outside temperatures, no wind or similar boundary conditions, the flow rate generated by the chimney effect is not sufficient to achieve a desired cooling, the fans can be switched on as needed. For rapid heating and / or fast energy gain, the speed of the fans can be increased in the short term. Thanks to the high response speed achieved by using highly heat-conductive materials, a fast-reacting, controllable system can be created.

Als Verdampfer oder Wärmetauscher der Wärmepumpe bzw. der Kältemaschine des Solarthermiesystems 9 werden vorzugsweise von dem jeweiligen Hauptaggregat getrennte Split-Einheiten eingesetzt. Die Split-Einheit ist in vorteilhaften Ausgestaltungen mit einem in 17 oder 18 schematisch dargestellten, geteilten Verdampfer 100 ausgebildet. Dabei zeigen 17 und 18 eine geschnittene Seitenansicht eines Verdampfers 100 bzw. eine geschnittene Draufsicht auf einen Verdampfer 100. Der Verdampfer 100 umfasst ein Innenteil 101 und ein Außenteil 102. Das Innenteil 101 weist angeformte Leitstrukturen 103 auf, die den inneren Strömungsverlauf und Phasenwechsel begünstigen. Die dargestellten Leitstrukturen 103 sind dabei lediglich beispielhaft. Dem Innenteil 101 wird über eine dargestellte Zugangsleitung 104 ein kalter Wärmeträger zugeführt. Ein im Innenteil 101 verdampfter Wärmeträger wird über eine nicht dargestellte Abgangsleitung abgeführt. Die Wandung des Innenteils 101 ist dabei mit einer ausreichenden Festigkeit gestaltet, dass sie einem Druck durch den Wärmeträger bzw. einem Wärme abgebenden Medium standhält. Insbesondere bei flüssigen Medien muss zudem eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit gewährleistet sein.As evaporator or heat exchanger of the heat pump or the refrigerator of the solar thermal system 9 are preferably used by the respective main unit split units. The split unit is in advantageous embodiments with a in 17 or 18 schematically illustrated, divided evaporator 100 educated. Show 17 and 18 a sectional side view of an evaporator 100 or a sectional plan view of an evaporator 100 , The evaporator 100 includes an inner part 101 and an outdoor part 102 , The inner part 101 has molded lead structures 103 on, which favor the inner flow and phase change. The illustrated lead structures 103 are just examples. The inner part 101 is via an illustrated access line 104 a cold heat transfer medium supplied. One in the inner part 101 vaporized heat transfer medium is removed via a discharge line, not shown. The wall of the inner part 101 is designed with sufficient strength that it withstands pressure through the heat transfer medium or a heat-releasing medium. In particular, in liquid media must also be ensured sufficient corrosion resistance.

Erfindungsgemäß ist das Innenteil 101 vorzugsweise aus einem Verbundwerkstoff mit einem eingebetteten hochwärmeleitfähigen Bestandteil aus der Gruppe umfassend Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstoffnanoröhren-Fullerne-Derivate und Kohlenstoffnanoröhren-Fullerene-Legierungen ausgebildet. Dabei ist der für das Innenteil 101 verwendete Verbundwerkstoff vorzugsweise weiter durch temperaturfeste Bindemittel stabilisiert, so dass das Innenteil 101 schweißbar und/oder verklebbar ist. Das so geschaffenen Innenteil 101 kann als Kern oder Formteil beim Aufbringen eines ihn umgebenden äußeren Kühlkörpers oder Außenteils 102 in einem Formwerkzeug dienen. Das Außenteil 102 weist vorzugsweise Kühlrippen 105 auf und ist in einer Ausgestaltung aus einem grobkörnigen Verbundwerkstoff mit guten Wärmeleiteigenschaften.According to the invention, the inner part 101 preferably formed of a composite material having an embedded high thermal conductive component selected from the group comprising carbon nanotubes, carbon nanotube fullerene derivatives and carbon nanotube fullerene alloys. It is the one for the inner part 101 used composite material preferably further stabilized by temperature-resistant binder, so that the inner part 101 weldable and / or glued. The thus created inner part 101 can be used as a core or molding when applying a surrounding outer heat sink or outer part 102 to serve in a mold. The outer part 102 preferably has cooling fins 105 and is in one embodiment of a coarse-grained composite material with good thermal conductivity properties.

Ein entsprechender Verdampfer 100 oder Wärmetauscher kann besonders kleinbauend hergestellt werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn der Verdampfer 100 im Strömungsfeld eines Kühlmediums für die Solarmodule eingesetzt wird. Eine Ausrichtung des Verdampfers 100 ist dabei je nach Bauraumbedingungen beliebig wählbar.A corresponding evaporator 100 or heat exchanger can be made particularly small construction. This is particularly advantageous when the evaporator 100 is used in the flow field of a cooling medium for the solar modules. An orientation of the evaporator 100 is arbitrary depending on space conditions.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 33144637 [0003] - DE 33144637 [0003]
  • - EP 1734588 A2 [0017] - EP 1734588 A2 [0017]

Claims (15)

Solarmodul, insbesondere Solarmodul für eine Dacheindeckung eines Gebäudedachs, umfassend eine photovoltaisch aktive Schicht zur Transformation von Solarstrahlung in elektrische Energie, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmewiderstand des Solarmoduls (2) gegenüber einem Kühlmedium zumindest an einer Unterseite der photovoltaisch aktiven Schicht (20) verringert ist, so dass die Wärmeleitfähigkeit eines von Kühlmedium umströmten Bereichs mindestens 200 W/(mK), vorzugsweise mindestens 1000 W/(mK), weiter bevorzugt mindestens 2000 W/(mK), insbesondere mindestens 5000 W/(mK) beträgt.Solar module, in particular solar module for a roof covering a building roof, comprising a photovoltaically active layer for the transformation of solar radiation into electrical energy, characterized in that a thermal resistance of the solar module ( 2 ) relative to a cooling medium at least on a lower side of the photovoltaically active layer ( 20 ), so that the thermal conductivity of a region surrounded by cooling medium is at least 200 W / (mK), preferably at least 1000 W / (mK), more preferably at least 2000 W / (mK), in particular at least 5000 W / (mK). Solarmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite der photovoltaisch aktive Schicht (20) mindestens ein von einem Kühlmedium umströmbarer und/oder durchströmbarer Kühlkörper (6) zur Verringerung eines Wärmewiderstands vorgesehen ist.Solar module according to claim 1, characterized in that on the underside of the photovoltaically active layer ( 20 ) at least one of a cooling medium umströmbarer and / or flow-through heat sink ( 6 ) is provided for reducing a thermal resistance. Solarmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die photovoltaisch aktive Schicht (20), eine Trägerschicht der photovoltaisch aktiven Schicht (20) und/oder der Kühlkörper (6) zumindest teilweise aus einem Verbundwerkstoff mit einem eingebetteten hochwärmeleitfähigen Bestandteil aus der Gruppe umfassend Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstoffnanoröhren-Fullerne-Derivate und Kohlenstoffnanoröhren-Fullerene-Legierungen ausgebildet ist.Solar module according to claim 1 or 2, characterized in that the photovoltaically active layer ( 20 ), a carrier layer of the photovoltaically active layer ( 20 ) and / or the heat sink ( 6 ) is at least partially formed of a composite having an embedded high thermal conductive component selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanotube fullerene derivatives, and carbon nanotube fullerene alloys. Solarmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die photovoltaisch aktive Schicht (20), die Trägerschicht der photovoltaisch aktiven (20) und/oder der Kühlkörper (6) zumindest teilweise eine Beschichtung aus einem Verbundwerkstoff mit einem eingebetteten, hochwärmeleitfähigen Bestandteil aus der Gruppe umfassend Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstoffnanoröhren-Fullerene-Derivate und Kohlenstoffnanoröhren-Fullerene-Legierungen aufweist.Solar module according to claim 1 or 2, characterized in that the photovoltaically active layer ( 20 ), the carrier layer of the photovoltaically active ( 20 ) and / or the heat sink ( 6 ) at least partially has a coating of a composite material with an embedded, highly thermally conductive component from the group comprising carbon nanotubes, carbon nanotube fullerene derivatives and carbon nanotube fullerene alloys. Solarmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (6) und/oder die Beschichtung aus einem Kompositum umfassend Kornbestandteile, insbesondere Kornbestandteile aus Aluminium, hochwärmeleitfähigem Verbundwerkstoff oder dergleichen, ausgebildet ist.Solar module according to one of claims 2 to 4, characterized in that the heat sink ( 6 ) and / or the coating is formed from a composite comprising grain components, in particular grain components made of aluminum, highly heat-conductive composite material or the like. Solarmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (6) eine strömungstechnisch optimierte Struktur aufweist.Solar module according to one of claims 2 to 5, characterized in that the heat sink ( 6 ) has a flow-optimized structure. Solarmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Kühlkörper (6) eine umströmbare Oberfläche an der Unterseite der photovoltaisch aktiven Schicht gebildet ist, welche mindestens doppelt so groß, vorzugsweise mindestens dreimal so groß, insbesondere mindestens zehnmal so groß ist wie eine Oberfläche der Unterseite der photovoltaisch aktiven Schicht ohne Kühlkörper (6).Solar module according to one of claims 2 to 6, characterized in that through the heat sink ( 6 ) an umströmbare surface at the bottom of the photovoltaically active layer is formed which is at least twice as large, preferably at least three times as large, in particular at least ten times as large as a surface of the underside of the photovoltaically active layer without heat sink ( 6 ). Solarmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (6) mittels eines hochwärmeleitfähigen elastischen Materials, insbesondere mittels eines hochwärmeleitfähigen Verbundwerkstoff-Vlieses an der photovoltaisch aktiven Schicht (20) angeordnet ist.Solar module according to one of claims 2 to 7, characterized in that the heat sink ( 6 ) by means of a highly heat-conductive elastic material, in particular by means of a highly heat-conductive composite nonwoven fabric on the photovoltaically active layer ( 20 ) is arranged. Solarmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (6) mindestens einen Kanal (64) aufweist, welcher von einem Kühlmedium durchströmbar ist.Solar module according to one of claims 2 to 8, characterized in that the heat sink ( 6 ) at least one channel ( 64 ), which can be flowed through by a cooling medium. Solarfläche, insbesondere Solar-Dachfläche für ein Gebäudedach, umfassend mindestens zwei Solarmodule (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarmodule (2) mittels mindestens einem Längsprofil (4) in Reihe verbunden sind, so dass unterhalb der Solarmodule (2) ein sich in Längsrichtung (L) der Solarfläche (1) erstreckender Kühlkanal (5) geschaffen ist.Solar surface, in particular solar roof surface for a building roof, comprising at least two solar modules ( 2 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the solar modules ( 2 ) by means of at least one longitudinal profile ( 4 ) are connected in series, so that below the solar modules ( 2 ) in the longitudinal direction (L) of the solar surface ( 1 ) extending cooling channel ( 5 ) is created. Solarfläche nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Auslass (51) des Kühlkanals (5) ein Kollektorelement (70, 90) angeordnet ist, durch das ein Kühlmittelstrom am Auslass (51) nacherhitzbar ist.Solar surface according to claim 10, characterized in that at an outlet ( 51 ) of the cooling channel ( 5 ) a collector element ( 70 . 90 ) is arranged, through which a flow of coolant at the outlet ( 51 ) is reheatable. Solarfläche nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Längsprofil (4) ein von dem Kühlkanal (5) thermisch und/oder elektrisch isolierter Kabelkanal vorgesehen ist.Solar surface according to claim 10 or 11, characterized in that in the longitudinal profile ( 4 ) one of the cooling channel ( 5 ) is provided thermally and / or electrically insulated cable channel. Solaranlage umfassend einen Solarfläche nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Solaranlage weiter ein Solarthermiesystem (9) umfasst, wobei ein durch den Kühlkanal (5) geführtes Kühlmedium dem Solarthermiesystem (9) zuführbar ist.Solar system comprising a solar surface according to claim 10, 11 or 12, characterized in that the solar system further comprises a solar thermal system ( 9 ), wherein a through the cooling channel ( 5 ) guided cooling medium the solar thermal system ( 9 ) can be fed. Solaranlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarthermiesystem (9) mindestens ein wärmeaufnehmendes Aggregat umfasst, welches zumindest teilweise aus einem Verbundwerkstoff mit einem eingebetteten hochwärmeleitfähigen Bestandteil aus der Gruppe umfassend Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstoffnanoröhren-Fullerene-Derivate und Kohlenstoffnanoröhren-Fullerene-Legierungen ausgebildet ist.Solar installation according to claim 13, characterized in that the solar thermal system ( 9 ) comprises at least one heat-absorbing aggregate which is at least partially formed of a composite material having an embedded high thermal conductive component selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanotube fullerene derivatives and carbon nanotube fullerene alloys. Verwendung eines Verbundwerkstoffs mit einem eingebetteten hochwärmeleitfähigen Bestandteil aus der Gruppe umfassend Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstoffnanoröhren-Fullerene-Derivate und Kohlenstoffnanoröhren-Fullerene-Legierungen für ein Solarmodul (2) und/oder ein wärmeaufnehmendes Aggregat (90) einer Solarthermieanlage (9).Use of a composite material with an embedded highly thermally conductive component from the group comprising carbon nanotubes, carbon nanotube fullerene derivatives and Carbon nanotube fullerene alloys for a solar module ( 2 ) and / or a heat-absorbing aggregate ( 90 ) of a solar thermal system ( 9 ).
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