DE102009038400A1 - Solarmodul - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Solarmodul (10, 40, 60) mit einem thermisch isolierten Innenraum (12, 52), welcher zumindest bereichsweise von einer strahlungsdurchlässigen Wandung (14, 54) begrenzt ist, mit wenigstens einem innerhalb des thermisch isolierten Innenraums (12, 52) angeordneten flächigen Absorberelement (16, 44), welches eine erste Absorptionsoberfläche (18, 46) für eine erste Strahlung (20) aufweist, und mit einem mit der ersten Absorptionsoberfläche (18, 46) in thermischer Wirkverbindung stehenden röhrenartigen Hohlraumsystem (22, 42, 62), welches von einem Wärmeträgermedium durchströmbar (24, 26) ist. Innerhalb des thermisch isolierten Innenraums (12, 52) ist wenigstens eine photovoltaische Solarzelle (28, 48, 64) mit einer zweiten Absorptionsoberfläche (30, 50) für eine zweite Strahlung (32) zur Erzeugung elektrischer Energie angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Solarmodul mit einem thermisch isolierten Innenraum, welcher zumindest bereichsweise von einer strahlungsdurchlässigen Wandung begrenzt ist, mit wenigstens einem innerhalb des thermisch isolierten Innenraums angeordneten flächigen Absorberelement, welches eine erste Absorptionsoberfläche für eine erste Strahlung aufweist, und mit einem mit der ersten Absorptionsoberfläche in thermischer Wirkverbindung stehenden röhrenartigen Hohlraumsystem, welches von einem Wärmeträgermedium durchströmbar ist.
  • Es ist allgemein bekannt, dass Solarenergie eine unbegrenzte und umweltfreundliche Energiequelle darstellt, welche zunehmend genutzt wird. Bei thermischen Solaranlagen beispielsweise wird die auf Solarkollektoren einfallende Sonnenstrahlung genutzt, um Wärme zu erzeugen, beispielsweise für die Beheizung von Wohnräumen, oder für die Bereitstellung von Warmwasser. Hierbei wird der jeweilige Solarkollektor durch die einfallende Sonneneinstrahlung erhitzt, beispielsweise auf 100°C, und gibt Wärmeenergie an ein zumeist rohrbasiertes Kühlsystem ab, welches mit einem in einem Kreislauf befindlichen Wärmeträgermedium gefüllt ist. Ein derartiges Medium ist beispielsweise ein Wasser-Propylenglykol-Flüssigkeitsgemisch, mit gegenüber reinem Wasser abgesenktem Gefrierpunkt und angehobenem Siedepunkt. In einem Wärmetauscher wird die Wärmeenergie des Wärmeträgermediums dann beispielsweise an Nutzwasser abgegeben.
  • Solaranlagen werden zumeist aus einer bedarfsangepassten Anzahl einzelner zumeist baugleicher solarthermischer Module bzw. Solarmodule, welche jeweils beispielsweise eine Oberfläche von 1 m2–2 m2 bei einer Dicke von beispielsweise 10 cm aufweisen, zusammengeschaltet und an einem sonnenbegünstigten Ort aufgestellt. Solarthermischer Module zeichnen sich durch unterschiedliche Wirkungsgrade in der Nutzung der Sonnenenergie aus, welche nicht nur von den Randbedingungen wie beispielsweise der Außentemperatur, sondern auch von der Qualität eines solarthermischen Moduls abhängen. Der Wirkungsgrad eines einfachen Solarmoduls beträgt beispielsweise < 20% unter schlechten Randbedingungen und der Wirkungsgrad eines technisch optimierten Solarmoduls beispielsweise > 80% unter idealen Randbedingungen. In deutschen Breitengraden lassen sich unter idealen Bedingungen Gesamtleistungen von > 250 W/m2 erzielen
  • Solarmodule sind um den eigentlichen Sonnenkollektor herum in idealer Weise thermisch isoliert auszuführen, um so eine Wärmeabstrahlung aus dem aufgeheizten Kollektorbereich an die Umwelt zu verhindern oder zumindest zu reduzieren. Daher ist auf der Lichteinfallsseite eines Solarmoduls zumeist eine Schutzscheibe vorgesehen, welche zusammen mit einem seitlich umlaufenden Rahmen und einer rückwärtigen thermischen Bodenisolation einen Raum einschließt, in welchem der jeweilige Sonnenkollektor thermisch isoliert eingeschlossen ist.
  • Nachteilig hierbei ist, dass der technische Aufwand für eine bezüglich des Wirkungsgrades optimierte Solarzelle ab einem gewissen Optimierungsgrad den dadurch erzielten Nutzen deutlich übersteigt.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Solarmodul mit erhöhtem Wirkungsgrad anzugeben, welches mit geringem technischem Aufwand zu fertigen ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Solarmodul der eingangs genannten Art. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des thermisch isolierten Innenraums wenigstens eine photovoltaische Solarzelle mit einer zweiten Absorptionsoberfläche für eine zweite Strahlung zur Erzeugung elektrischer Energie angeordnet ist.
  • Bei einem derartig kombinierten Solarmodul setzt sich dessen Gesamtwirkungsgrad aus den Einzelwirkungsgraden der thermischen und photovoltaischen Energieausbeute zusammen. Somit lässt sich aus zwei nicht-optimierten und daher auch mit wenig Aufwand realisierbaren Einzelwirkungsgraden auf günstige Weise ein erhöhter Gesamtwirkungsgrad erzielen.
  • Die Konstruktion eines erfindungsgemäßen Solarmoduls entspricht im Prinzip dem typischen Aufbau eines solarthermischen Moduls. Durch das zusätzliche Einbringen der photovoltaischen Solarzellen in den thermisch isolierten Innenraum ist eine besonders effektive Nutzung der Sonnenenergie auf kleinstem Bauraum möglich. Zudem erfordert bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Solarmoduls das Einbringen der photovoltaischen Solarzellen in den bereits vorgesehenen Innenraum eines herkömmlichen rein thermischen Solarmoduls lediglich einen sehr geringen Zusatzaufwand. Photovoltaischen Solarzellen als solche sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise sowohl als plattenähnliche und feste Varianten als auch als flexible und mattenähnlich rollbare Varianten verfügbar.
  • Je nach Fläche und Anordnung der photovoltaischen Solarzellen wird zumindest ein Teil der einfallenden Sonnenstrahlung von den photovoltaischen Solarzellen in eine elektrische Spannung umgewandelt, welche dann bei elektrischer Verschaltung in einem Stromkreis einen Stromfluss bzw. eine Leistungsabgabe an einen elektrischen Verbraucher bewirkt. Nicht von den photovoltaischen Solarzellen genutzte Strahlungsenergie, welche sonst ungenutzt beispielsweise in Form von konvexer Wärmestrahlung als Abwärme an die Umgebung abgegeben werden würde, kann erfindungsgemäß aufgrund der thermischen Isolation nicht aus dem Innenraum entweichen und wird mittels der konvexen Wärmestrahlung der ersten Absorptionsfläche zur Verfügung gestellt und von dieser genutzt.
  • Eine Anordnung der photovoltaischen Solarzellen innerhalb des thermisch isolierten und im Betrieb des erfindungsgemäßen Solarmoduls zumeist erhitzten Innenraum wirkt sich zwar negativ auf den Wirkungsgrad der photovoltaischen Solarzellen aus, in einer Gesamtbetrachtung zusammen mit dem solarthermischen Wirkungsgrad ist dies jedoch von nebengeordneter Bedeutung. Zudem wirkt das röhrenartige Hohlraumsystem aufgrund der Wärmeabfuhr aus dem Innenraum kühlend, womit ein zu geringer photovoltaischer Wirkungsgrad vermieden ist.
  • Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Solarmoduls weist die wenigstens eine photovoltaische Solarzelle zumindest bereichsweise eine annährend konstante Dicke quer zu deren zweiter Absorptionsoberfläche auf, wobei deren Form zumindest bereichsweise an die Form der ersten Absorptionsoberfläche angepasst ist. Eine derart ausgeprägte platten- oder auch mattenähnliche photovoltaische Solarzelle ist nämlich parallel zur ersten Absorptionsoberfläche des Absorberelementes besonders platzsparend anzuordnen. Aufgrund der Parallelität der Rückseite der photovoltaischen Solarzelle zu der ersten Absorptionsoberfläche ist zudem über die gesamte Oberfläche ein homogener Übergang der konvexen Wärmestrahlung ermöglicht.
  • In einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Solarmoduls steht die wenigstens eine photovoltaische Solarzelle mit ihrer der zweiten Absorptionsoberfläche abgewandten Seite in mechanischem Kontakt zur ersten Absorptionsoberfläche. Der Begriff ,mechanischer Kontakt' beinhaltet in diesem Fall auch das Vorhandensein einer wärmeleitfähigen Zwischenschicht, beispielsweise einem Klebstoff oder auch einer Wärmeleitpaste. Auf diese Weise ist eine Abgabe einer konvexen Wärmestrahlung von den photovoltaischen Solarzellen an die erste Absorptionsoberfläche besonders wirkungsvoll realisiert, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Solarmoduls vorteilhaft gesteigert ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausprägung des erfindungsgemäßen Solarmoduls ist die erste Absorptionsoberfläche des Absorberelementes von der zweiten Absorptionsoberfläche der wenigstens eine photovoltaische Solarzelle gebildet, welche ihrerseits als Absorberelement mit dem röhrenartigen Hohlraumsystem in thermischer Wirkverbindung steht. Ein separates Absorberelement entfällt hierbei in vorteilhafter Weise, womit der Aufbau des Solarmoduls weiter vereinfacht ist. Die ursächliche Funktion des Absorberelementes wird nunmehr von der platten- oder mattenähnlich ausgeprägten photovoltaischen Solarzelle übernommen, welche, wie auch das eigentliche Absorberelement, in einer thermischen Wirkverbindung entstehende Wärme an das durch das röhrenartigen Hohlraumsystem strömende Wärmeträgermedium abgibt.
  • In einer besonderen Variante des Solarmoduls ist das röhrenartige Hohlraumsystem aus einem strahlungsdurchlässigen Material gefertigt und auf der zweiten Absorptionsoberfläche angeordnet. Einfallende Sonnenstrahlung quert zunächst das strahlungsdurchlässige Hohlraumsystem mit vorzugsweise klarem Wärmeträgermedium, trifft auf die zusätzlich als Absorberelement arbeitende photovoltaische Solarzelle, bewirkt dort ein Erzeugen einer elektrischen Spannung und eine Erwärmung, wobei die Wärme über das Wärmeträgermedium abgeführt wird. Eine derartige Variante ist besonders einfach zu fertigen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Solarmoduls ist das röhrenartigen Hohlraumsystem zumindest bereichsweise aus einem Hohlraum mit wenigstens einer innen angeordneten zusätzlichen Strömungswandung gebildet, durch welche eine Strömung des Wärmeträgermediums im Hohlraum umgelenkt ist.
  • Es ist somit möglich, das röhrenähnliche Hohlraumsystem zunächst besonders aufwandsarm aus einem von mehreren Wandungen gebildeten quaderähnlichen Hohlraum mit beispielsweise derselben Grundfläche wie ein zugehöriges Absorberelement zu fertigen. Die erfindungsgemäß vorgesehene röhrenartige Struktur, durch deren Verlauf der Strömungsweg des Wärmeträgermediums bestimmt wird, ist dann in vorteilhafter Weise durch zusätzlich in den Hohlraum eingebrachte Strömungswandungen oder Leitbleche gebildet. Auch solche Ausgestaltungsformen, bei welchen der Strömungsweg durch den Hohlraum nicht durch röhrenähnliche Flusskanäle im eigentlichen Sinne, sondern durch in den Hohlraum hereinragende Strömungswandungen oder Strömungsleitflächen gebildet ist, sind erfindungsgemäß als röhrenartig anzusehen.
  • Einer weiteren Gestaltungsvariante folgend ist das Hohlraumsystem zumindest überwiegend aus parallel zueinander in einer gemeinsamen Ebene angeordneten Röhren mit rechteckähnlichem Querschnitt gebildet, wobei das Hohlraumsystem zumindest bereichsweise von wenigstens einem Absorberelement mit annähernd ebener erster Absorptionsoberfläche bedeckt ist. Ein rechteckiger Querschnitt der entweder mäanderförmigen oder auch strömungstechnisch parallel geschalteten Röhren ermöglicht einen besonders guten Wärmeübergang zwischen dem plan aufliegendem Absorberelement und dem durch die Röhren strömenden Wärmeträgermedium. Der Gesamtwirkungsgrad des Solarmoduls ist hierdurch mit geringem Aufwand steigerbar.
  • Einer anderen Gestaltungsvariante folgend ist das Hohlraumsystem zumindest überwiegend aus in einem Abstand parallel zueinander und in einer gemeinsamen Ebene angeordneten Röhren gebildet, wobei das Hohlraumsystem zumindest bereichsweise von wenigstens einem Absorberelement mit angepasst gewellter erster Absorptionsoberfläche bedeckt ist. Der Abstand paralleler Röhren beträgt beispielsweise etwa das 3-fache eines Röhrendurchmessers. So ist eine Wellenform des Absorberelementes mit etwa der Höhe eines Rohrdurchmessers ermöglicht. Im oberen Bereich der Rohre schmiegt sich das Absorberelement um das jeweilige Rohr und ermöglicht so eine sehr guten Wärmeübergang, was den Wirkungsgrad steigert. Durch die Wellenform ist zudem eine verbesserte Sonneneinstrahlung auch bei verschiedenen Einfallswinkeln ermöglicht. Somit ist der über einen Tag gemittelte Wirkungsgrad ebenfalls verbessert.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Solarmoduls ist die strahlungsdurchlässige Wandung durch eine Schutzglasscheibe gebildet. Schutzglasscheiben sind bewährte thermische Isolationsmittel, welche neben einer hohen Lichtdurchlässigkeit auch einen hervorragenden mechanischen Schutz bieten. Eine Schutzglasscheibe erstreckt sich beispielsweise über die gesamte Einstrahlfläche eines Solarmoduls, ist in einem entsprechenden Rahmen gefasst, welcher die Seitenbegrenzungen des vorzugsweise rechteckförmigen Solarmoduls bildet, und weist eine Dicke von beispielsweise 5 mm auf.
  • Die der strahlungsdurchlässigen Wandung abgewandte Begrenzung des thermisch isolierten Innenraums ist entsprechend einer Ausführungsvariante durch eine thermische Bodenisolierung gebildet. Diese hat aufgrund der ihrer vorzugsweise sonnenabgewandten Ausrichtung in einer montierten Solaranlage zunächst keine Anforderungen an eine Transparenz, dafür sind jedoch beispielsweise aufgrund eines mechanischen Kontaktes zu einer Dachfläche höhere Anforderungen an die thermische Isolation zu stellen, weshalb diese zumeist dicker ausgeführt ist, als eine Schutzglasscheibe, beispielsweise 20 mm. Eine Styroporplatte ist ein Beispiel für ein geeignetes Material.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Solarmoduls ist ein gemeinsamer Druckschlauch mit Metallgewebearmierung für die Abführung der thermischen und elektrischen Energie aus dem Solarmodul vorgesehen. Beide Medien, Elektrizität und Wärmeträgermedium bzw. Wasser können durch Verwendung eines Druckschlauches mit einer Metallgewebearmierung gemeinsam ohne zusätzlichen Installationsaufwand abgeleitet werden. Hierbei wird durch die innen liegende, elektrisch leitfähige Armierung der Strom der Photovoltaikzelle übertragen. Ein Solarmodul weist hierbei vorzugsweise je einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss für einen derartigen Schlauch auf, wobei der Ausgangsanschluss eines ersten Solarmoduls vorzugsweise auf den Eingangsanschluss eines weiteren Solarmoduls angepasst ist. Somit ist auch eine Verschaltung mehrere Solarmodule besonders einfach ermöglicht.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten sind den weiteren abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung, weitere Ausführungsformen und weitere Vorteile näher beschrieben werden.
  • Es zeigen:
  • 1 ein erstes exemplarisches Solarmodul,
  • 2 ein zweites exemplarisches Solarmodul sowie
  • 3 ein drittes exemplarisches Solarmodul.
  • 1 zeigt ein erstes exemplarisches Solarmodul in einer Schnittdarstellung 10. Eine rechteckförmige thermische Bodenisolationsplatte 34, beispielsweise mit einer Grundfläche von 150 cm × 80 cm, ist rahmenförmig von thermischen Seitenisolationsplatten 36 umgeben, welche beispielsweise 12 cm hoch sind. Der so gebildete Innenraum ist in seinem oberen Bereich von einer strahlungsdurchlässigen Wandung 14, einer Schutzglasplatte mit derselben Grundfläche wie die Bodenplatte 34, abgeschlossen. Aufgrund einer thermischen Isolationsfähigkeit der jeweiligen Wandungen ist der so umschlossene Innenraum 12 des Solarmoduls thermisch isoliert. Diese Isolation dient primär dem Zweck, eine Wärmeabstrahlung aus dem Innenraum 12 an die Umgebung zu unterbinden oder zumindest weitestgehend zu reduzieren, um so einen erhöhten Wirkungsgrad des Solarmoduls zu erreichen.
  • Eine durch die strahlungsdurchlässige Wandung 14 in den Innenraum 12 eintretende zweite Strahlung 32, eine Sonnenlichtstrahlung, trifft nach teilweisem Durchqueren des beispielsweise luftgefüllten Innenraums 12 auf eine zweite Absorptionsfläche 30 einer photovoltaischen Solarzelle 28. Diese ist zeichnerisch als ein Element 28 dargestellt, kann in Wirklichkeit aber aus einer Vielzahl an kleineren elektrisch verschalteten Solarzellen aufgebaut sein, welche in einer gemeinsamen Ebene parallel zur strahlungsdurchlässigen Wandung angeordnet sind. Durch den Abstand zur strahlungsdurchlässigen Wandung ist eine erhöhte thermische Isolation der betriebsmäßig durch die zweite Strahlung 32 erwärmten Solarzelle 28 gegeben. Die Grundfläche der Solarzelle 28 ist unwesentlich kleiner als die Grundfläche der Bodenplatte 34, um so eine maximale aktive Auftrefffläche für die zweite Strahlung 32 bereitzustellen und damit einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu ermöglichen.
  • Direkt an der planen Unterseite der plattenähnlichen photovoltaischen Solarzelle 28 ist ein Absorberelement 16 angeordnet, dessen erste Absorptionsfläche 18 in direktem Kontakt mit der Unterseite der photovoltaischen Solarzelle 28 ist. Bedarfsweise ist eine nicht gezeigte dünne Schicht aus einer Wärmeleitpaste zwischen gefügt, um einen weiter verbesserten Wärmeübergang der von der Solarzelle 28 ausgehenden konvexen Wärmestrahlung, welche in der Fig. als erste Strahlung 20 angedeutet ist, auf die erste Absorptionsfläche 18 beziehungsweise das Absorberelement 16 zu ermöglichen.
  • Die auf die photovoltaische Solarzelle 28 auftreffende Sonnenlichtstrahlung 32 bewirkt einerseits ein Erzeugen einer nutzbaren elektrischen Spannung, welche an zwei nicht gezeigten Anschlusselementen aus dem Solarmodul geführt ist. Andererseits ist, wie zuvor beschrieben, auch eine Erwärmung der photovoltaischen Solarzelle 28 bewirkt, wobei diese Wärme bei einem reinen photovoltaischen Betrieb als nicht genutzte Abwärme zu einem reduziertem Wirkungsgrad führen würde. Üblicherweise würde diesem Umstand mit einer besonders durchlässigen thermischen Isolation des Innenraums 12 oder einer nicht gezeigten forcierten Kühlung begegnet werden, um die Temperatur der Solarzelle 28 in einen für deren Wirkungsgrad optimalen Arbeitsbereich zu überführen.
  • Erfindungsgemäß wird dieser reduzierte Wirkungsgrad der photovoltaischen Solarzelle 28 jedoch in Kauf genommen, weil die entstehende Abwärme weiter genutzt wird. Diese tritt in Form der ersten konvexen thermischen Strahlung 20 durch das Absorberelement 16 in das direkt unter diesem angeordnete röhrenähnliche Hohlraumsystem 22 ein, welches aus mäanderförmig parallel angeordneten Röhren mit rechteckigem Querschnitt gebildet ist. Der rechteckige Querschnitt ermöglicht eine plane Kontaktfläche der oberen Röhrenseiten mit der Unterseite des Absorberelementes 16 und damit einen verbesserten Wärmeübergang. Die so aufgeheizten Röhren werden betriebsmäßig von einem Wärmeträgermedium, beispielsweise Wasser, durchströmt, welches entweder direkt oder indirekt über einen Wärmetauscher für den Verbrauch bereitgestellt wird. Das am Anfang der mäanderförmigen röhrenähnlichen Hohlraumsystems 22 einströmende noch nicht erwärmte Wärmeträgermedium ist mit der Bezugsziffer 24 gekennzeichnet, das am anderen Ende ausströmende erwärmte Medium mit der Bezugsziffer 26. Eine derartige Wärmeabfuhr wirkt kühlend und verbessert daher den Wirkungsgrad der photovoltaischen Solarzelle 28.
  • Durch die Kombination zweier verschiedener Energieumwandlungsprinzipien, welches jedes für sich nicht ausoptimiert und daher einfach umsetzbar ist, ist durch die resultierende Addition der jeweiligen Einzelwirkungsgrade ein erhöhter Gesamtwirkungsgrad erreicht.
  • 2 zeigt ein exemplarisches zweites Solarmodul in einer vergrößerten Schnittdarstellung 40 in einem Detailbereich. Zwischen einer thermischen Bodenisolationsplatte 56 und einer parallel dazu angeordneten strahlungsdurchlässigen Wandung 54, einem Schutzglas, ist ein thermisch isolierter Hohlraum 52 gebildet. In diesem Hohlraum 52 auf der Bodenisolationsplatte 56 angeordnet sind in einem Abstand zueinander, beispielsweise 50 mm, parallel verlaufende Rohre eines röhrenartigen Hohlraumsystems 42, welches von einem Wärmeträgermedium durchströmt ist. Die Einzelrohre sind in diesem Fall strömungstechnisch parallel geschaltet.
  • Die Rohre des Hohlraumsystems 42 sind von einem wellenförmig ausgeformten Absorberelement 44 mit einer ersten Absorptionsfläche 46 bedeckt. Die Wellenberge des Absorberelements umfassen spaltlos den oberen Bereich der jeweiligen Rohre womit ein guter Wärmeübergang und gewährleistet ist. Direkt auf dem Absorberelement 44 und mit flächigem Kontakt zu diesem angeordnet ist eine nahezu identisch ausgeformte photovoltaische Solarzelle 48. Durch die Wandung 54 eintretende und auf der zweiten Absorptionsfläche 50 auftreffende Lichtstrahlung führt zu einem Erzeugen einer nutzbaren elektrischen Spannung einerseits und zu einer Erwärmung andererseits. Durch die thermische Isolation fließt die Wärme überwiegend in Form von Nutzwärme über das Hohlraumsystem 42 ab, weil eine sonstige Abstrahlung vermieden ist. Die Wellenform begünstigt eine verbesserte Einstrahlung bei verschiedenen Einstrahlwinkeln, wie sie sich durch den Sonnenlauf zwangsläufig ergeben.
  • In einer weiteren Ausführungsform könnte das Absorberelement 44 ersatzlos entfallen, wenn dessen Funktion von der identisch ausgeformten photovoltaischen Solarzelle 48 übernommen wird.
  • 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein drittes Solarmodul in einer Darstellung 60. Unter einer strahlungsdurchlässigen Wandung 70, einer Schutzglasscheibe, ist in einem Abstand, beispielsweise 30 mm, eine rechteckförmige, plane photovoltaische Solarzelle angeordnet, in der Fig. durch ein gestricheltes Rechteck mit der Bezugsnummer 64 angedeutet. Die Solarzelle ist hier mit ihren beiden elektrischen Anschlüssen 66 dargestellt, wobei beim Betrieb des Solarmoduls eine nutzbare Spannung zwischen den Anschlüssen anliegt.
  • Unter der Solarzelle 64 und in direktem Kontakt zu dieser angeordnet ist ein mäanderförmiges röhrenähnliches Hohlraumsystem 62, welches von einem Wärmeträgermedium durchströmt ist. Die beiden Anschlüsse für das Hohlraumsystem 62 sind mit der Bezugsnummer 68 gekennzeichnet.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    erstes exemplarisches Solarmodul
    12
    thermisch isolierter Innenraum des ersten Solarmoduls
    14
    strahlungsdurchlässige Wandung des ersten Solarmoduls
    16
    Absorberelement des ersten Solarmoduls
    18
    erste Absorptionsoberfläche des ersten Solarmoduls
    20
    erste Strahlung
    22
    röhrenartiges Hohlraumsystem des ersten Solarmoduls
    24
    einströmendes Wärmeträgermedium
    26
    ausströmendes Wärmeträgermedium
    28
    photovoltaische Solarzelle des ersten Solarmoduls
    30
    zweite Absorptionsoberfläche der photovoltaischen Solarzelle
    32
    zweite Strahlung
    34
    thermische Bodenisolationsplatte
    36
    thermische Seitenisolationsplatte
    40
    zweites exemplarisches Solarmodul
    42
    röhrenartiges Hohlraumsystem des zweiten Solarmoduls
    44
    Absorberelement des zweiten Solarmoduls
    46
    erste Absorptionsoberfläche des Absorberelementes
    48
    photovoltaische Solarzelle des zweiten Solarmoduls
    50
    zweite Absorptionsoberfläche der photovoltaischen Solarzelle
    52
    thermisch isolierter Innenraum des zweiten Solarmoduls
    54
    strahlungsdurchlässige Wandung des zweiten Solarmoduls
    56
    thermische Bodenisolationsplatte
    60
    drittes exemplarisches Solarmodul
    62
    röhrenartiges Hohlraumsystem des dritten Solarmoduls
    64
    photovoltaische Solarzelle des dritten Solarmoduls
    66
    elektrischer Anschluss an photovoltaische Solarzelle
    68
    Anschluss an röhrenartiges Hohlraumsystem
    70
    strahlungsdurchlässige Wandung des dritten Solarmoduls

Claims (11)

  1. Solarmodul (10, 40, 60) mit einem thermisch isolierten Innenraum (12, 52), welcher zumindest bereichsweise von einer strahlungsdurchlässigen Wandung (14, 54) begrenzt ist, mit wenigstens einem innerhalb des thermisch isolierten Innenraums (12, 52) angeordneten flächigen Absorberelement (16, 44), welches eine erste Absorptionsoberfläche (18, 46) für eine erste Strahlung (20) aufweist, mit einem mit der ersten Absorptionsoberfläche (18, 46) in thermischer Wirkverbindung stehenden röhrenartigen Hohlraumsystem (22, 42, 62), welches von einem Wärmeträgermedium durchströmbar (24, 26) ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des thermisch isolierten Innenraums (12, 52) wenigstens eine photovoltaische Solarzelle (28, 48, 64) mit einer zweiten Absorptionsoberfläche (30, 50) für eine zweite Strahlung (32) zur Erzeugung elektrischer Energie angeordnet ist.
  2. Solarmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine photovoltaische Solarzelle (28, 48, 64) zumindest bereichsweise eine annährend konstante Dicke quer zu deren zweiter Absorptionsoberfläche (30, 50) aufweist und dass deren Form zumindest bereichsweise an die Form der ersten Absorptionsoberfläche (18, 46) angepasst ist.
  3. Solarmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine photovoltaische Solarzelle (28, 48, 64) mit ihrer der zweiten Absorptionsoberfläche (30, 50) abgewandten Seite in mechanischem Kontakt zur ersten Absorptionsoberfläche (18, 46) steht.
  4. Solarmodul nach einem der vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Absorptionsoberfläche (18, 46) des Absorberelementes (16, 44) von der zweiten Absorptionsoberfläche (30, 50) der wenigstens eine photovoltaische Solarzelle (28, 48, 64) gebildet ist, welche ihrerseits als Absorberelement mit dem röhrenartigen Hohlraumsystem (22, 42, 62) in thermischer Wirkverbindung steht.
  5. Solarmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das röhrenartigen Hohlraumsystem (22, 42, 62) aus einem strahlungsdurchlässigen Material gefertigt und auf der zweiten Absorptionsoberfläche (30, 50) angeordnet ist.
  6. Solarmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das röhrenartigen Hohlraumsystem (22, 42, 62) zumindest bereichsweise aus einem Hohlraum mit wenigstens einer innen angeordneten zusätzlichen Strömungswandung gebildet ist, durch welche eine Strömung des Wärmeträgermediums im Hohlraum umgelenkt ist.
  7. Solarmodul nach einem der vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlraumsystem (22, 42, 62) zumindest überwiegend aus parallel zueinander in einer gemeinsamen Ebene angeordneten Röhren mit rechteckähnlichem Querschnitt gebildet ist und dass das Hohlraumsystem (22, 42, 62) zumindest bereichsweise von wenigstens einem Absorberelement (16, 44) mit annähernd ebener erster Absorptionsoberfläche (18, 46) bedeckt ist.
  8. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlraumsystem (22, 42, 62) zumindest überwiegend aus in einem Abstand parallel zueinander und in einer gemeinsamen Ebene angeordneten Röhren gebildet ist und dass das Hohlraumsystem (22, 42, 62) zumindest bereichsweise von wenigstens einem Absorberelement (16, 44) mit angepasst gewellter erster Absorptionsoberfläche (18, 46) bedeckt ist.
  9. Solarmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strahlungsdurchlässige Wandung (14, 54) durch eine Schutzglasscheibe gebildet ist.
  10. Solarmodul nach einem der vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die der strahlungsdurchlässigen Wandung (14, 54) abgewandte Begrenzung des thermisch isolierten Innenraums (12, 52) durch eine thermische Bodenisolierung (34, 56) gebildet ist.
  11. Solarmodul nach einem der vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsamer Druckschlauch mit Metallgewebearmierung für die Abführung der thermischen und elektrischen Energie aus dem Solarmodul vorgesehen ist.
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