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
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
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
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:
Die
Solarmodule
Erfindungsgemäß ist
ein Wärmewiderstand einer Unterseite des Solarmoduls
Durch
die Verwendung der beschriebenen Verbundwerkstoffe ist die Gestaltung
des Solarmoduls
Bei
dem in
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.
Als
Ventilatoren
Als
Verdampfer oder Wärmetauscher der Wärmepumpe bzw.
der Kältemaschine des Solarthermiesystems
Erfindungsgemäß ist
das Innenteil
Ein
entsprechender Verdampfer
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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