DE102009039930A1 - System zur Stromerzeugung unter Verwendung von Solar- und Windenergie - Google Patents

System zur Stromerzeugung unter Verwendung von Solar- und Windenergie Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Stromerzeugung, aufweisend eine erste Erzeugungsvorrichtung (1) und eine zweite Erzeugungsvorrichtung (2), wobei die erste Erzeugungsvorrichtung (1) aufweist: ein Gehäuse (11), ein Solarzellenmodul (12), eine Speichereinheit (13), eine Wärmeleitschicht (16), eine Wärmekammer (14) und eine Mehrzahl von Wasserleitungen (15). Die zweite Erzeugungsvorrichtung (2) weist auf: ein Laufrad (21), eine Welle (22) und einen Generator (23).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Stromerzeugung.
  • Ein bekanntes System zur Stromerzeugung weist eine erste Erzeugungsvorrichtung und eine zweite Erzeugungsvorrichtung auf. Die erste Erzeugungsvorrichtung umfasst eine Basis, ein Solarzellenmodul, das an der Basis angebracht ist, um Solarenergie aufzunehmen und in elektrische Energie umzuwandeln, und eine Speichereinheit, die an der Basis angebracht ist, um die elektrische Energie des Solarzellenmoduls aufzunehmen. Die zweite Erzeugungsvorrichtung umfasst ein drehbares Windrad, das an der Basis der ersten Erzeugungsvorrichtung angebracht ist, und einen Generator, der an der Basis der ersten Erzeugungsvorrichtung angebracht und mit dem Windrad verbunden ist, um die Energie aufzunehmen, welche vom Windrad übertragen wurde, um elektrische Energie zu erzeugen. Jedoch ist das Windrad in einem vertikalen Zustand angeordnet, so dass das Windrad bei einem Windstoß umfallen kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes System zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch ein System gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße System erzeugt Strom unter Verwendung von Solarenergie, Wind- und Wasserkraft.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine aufgerissene, perspektivische Ansicht gemäß dem Ausführungsbeispiel,
  • 2 eine aufgerissene, perspektivische Detailansicht von 1,
  • 3 eine Schnittdarstellung von 1,
  • 4 einen Längsschnitt von 1,
  • 5 eine schematische Darstellung von 4 im Betrieb,
  • 6 eine schematische Darstellung von 4 im Betrieb,
  • 7 einen Längsschnitt durch das Detail von 2 im Betrieb, und
  • 8 einen Längsschnitt durch das Detail von 2 in einem anderen Betriebszustand.
  • Bezug nehmend auf 1–4 umfasst ein erfindungsgemäßes System zur Stromerzeugung eine erste Erzeugungsvorrichtung 1 und eine zweite Erzeugungsvorrichtung 2. Die erste Erzeugungsvorrichtung 1 weist auf: ein Gehäuse 11, ein Solarzellenmodul 12, das an einem oberen Ende des Gehäuses 11 zur Aufnahme von Solarenergie und zur Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie und thermische Energie angebracht ist, eine Speichereinheit 13, die mit dem Solarzellenmodul 12 verbunden ist, um die elektrische Energie des Solarzellenmoduls 12 aufzunehmen, eine Wärmeleitschicht 16, die im Gehäuse 11 angebracht ist, eine Wärmekammer 14, die im Gehäuse 11 ausgebildet ist und sich zwischen dem Solarzellenmodul 12 und der Wärmeleitschicht 16 erstreckt, um die thermische Energie des Solarzellenmoduls 12 aufzunehmen, eine Mehrzahl von Wasserrohren oder -leitungen 15, die in der Wärmekammer 14 angeordnet sind und in Kontakt mit der Wärmeleitschicht 16 sind, eine Mehrzahl von Wärmerohren 151, die in der Wärmekammer 14 angeordnet sind und die Wasserleitungen 15 jeweils umgeben, und eine thermische Isolationsschicht 17, die im Gehäuse 11 angeordnet ist und am Boden des Gehäuses 11 anliegt. Die Wärmeleitschicht 16 besteht aus Kupfer. Die Speichereinheit 13 ist außerhalb des Gehäuses 11 angeordnet. Jedes der Wärmerohre 151 weist einen inneren Bereich auf, der eine Wärmeträgerflüssigkeit 152 enthält.
  • Die erste Erzeugungsvorrichtung 1 weist ferner auf: einen Wasserspeicher 18, der am Gehäuse 11 angebracht ist und mit jeder der Wasserleitungen 15 verbunden ist, um einen Wasserkreislauf zu bilden, ein Wärmespeicherrohr 182, das im Wasserspeicher 18 angeordnet ist, und ein helixförmiges Wärmerohr 181, das im Wasserspeicher 18 angeordnet ist und das Wärmespeicherrohr 182 umgibt. Das Wärmespeicherrohr 182 hat einen inneren Bereich, der eine Wärmespeicherflüssigkeit enthält. Das Wärmerohr 181 hat einen inneren Bereich, der eine Wärmeträgerflüssigkeit 183 enthält.
  • Die zweite Erzeugungsvorrichtung 2 ist auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 11 angebracht und weist ein Laufrad 21 mit einer Welle 22 auf, die drehbar am Gehäuse 11 angebracht ist. Die Welle 22 ist mit einem Generator 23 verbunden, um die von der Welle 22 übertragene Energie aufzunehmen, so dass elektrische Energie erzeugt werden kann. Das Laufrad 21 hat die Gestalt eines Wasserrades und erstreckt sich in mit seiner Drehachse horizontaler Richtung. Das Laufrad 21 steht teilweise über das Gehäuse 11 nach außen vor, so dass das Laufrad 21 durch Wind- oder Wasserkraft gedreht wird. Die Welle 22 ist horizontal angeordnet und in gleicher Höhe wie das Solarzellenmodul 12 angeordnet. Der Generator 23 ist neben der Speichereinheit 13 angeordnet und mit derselben verbunden, um die elektrische Energie in die Speichereinheit 13 zu übertragen.
  • Für den Betrieb, dargestellt in 1–6, ist das System auf einem Gebäude 5 angebracht und in einem geneigten Zustand angeordnet. Wenn das Solarzellenmodul 12 Solarenergie empfängt, kann das Solarzellenmodul 12 die Solarenergie in elektrische Energie und thermische Energie umwandeln. Dann wird die vom Solarzellenmodul 12 erzeugte elektrische Energie übertragen an und gespeichert in der Speichereinheit 13. Wenn das Solarzellenmodul 12 die Solarenergie in elektrische Energie umwandelt, erzeugt das Solarzellenmodul 12 auch thermische Energie, welche in der Wärmekammer 14 an die Wasserleitungen 15 übertragen wird. Somit kann die erste Erzeugungsvorrichtung 1 Solarenergie aufnehmen, um elektrische Energie, die übertragen wird an und gespeichert wird in der Speichereinheit 13, und thermische Energie zu erzeugen, die verwendet wird, um das Wasser in jeder der Wasserleitungen 15 zu erwärmen.
  • Alternativ wird, wenn Wind auf dem Gebäude 5 weht, das Laufrad 21 durch die Windkraft gedreht, wie in 5 dargestellt, um an der Welle 22 Energie zu erzeugen, und die Welle 22 überträgt die Energie an den Generator 23, um elektrische Energie zu erzeugen, welche übertragen wird an und gespeichert wird in der Speichereinheit 13.
  • Alternativ wird, wenn Regentropfen auf das Gebäude 5 fallen, das Laufrad 21 durch die Wasserkraft gedreht, um an der Welle 22 Energie zu erzeugen, wie in 6 anhand zweier hintereinander angeordneter zweiter Erzeugungsvorrichtungen 2 dargestellt. Die Welle 22 überträgt die Energie an den Generator 23, um elektrische Energie zu erzeugen, welche übertragen wird an und gespeichert wird in der Speichereinheit 13.
  • Somit kann die zweite Erzeugungsvorrichtung 2 elektrische Energie aus Windkraft und Wasserkraft erzeugen. Zusätzlich wird, wenn das Laufrad 21 durch Wind- oder Wasserkraft in die gleiche Richtung gedreht wird, das Laufrad 21 schneller gedreht, so dass der Effekt vergrößert wird und gleichzeitig von Wind- und Wasserkraft elektrische Energie erzeugt werden kann.
  • Wie in 7 dargestellt, wird die thermische Energie vom Sonnenschein über den Wasserspeicher 18 und das Wärmerohr 181 in das Wärmespeicherrohr 182 übertragen und in der Wärmespeicherflüssigkeit 184 gespeichert. Gleichzeitig kann die Wärmeübertragungsflüssigkeit 183 im Wärmerohr 181 ebenfalls thermische Energie aufnehmen und die Wärmeenergie übertragen, um das Wasser im Wasserspeicher 18 zu erwärmen.
  • Wie in 8 dargestellt, wird, wenn die Sonne nicht scheint, die in der Wärmespeicherflüssigkeit 184 gespeicherte Wärmeenergie in den Wärmespeicher 18 übertragen, um das Wasser im Wasserspeicher 18 zu erwärmen.
  • Folglich kann die erste Erzeugungsvorrichtung 1 Solarenergie aufnehmen, um elektrische Energie zu erzeugen, und die zweite Erzeugungsvorrichtung 2 wird von Wind- und/oder Wasserkraft angetrieben, um elektrische Energie zu erzeugen, so dass das System zur Stromerzeugung die natürlichen Ressourcen für die Stromerzeugung bei Tag und Nacht nutzen kann, wodurch die Effizienz des Systems verbessert wird. Zusätzlich kann die erste Erzeugungsvorrichtung 1 Solarenergie aufnehmen, um thermische Energie zu erzeugen, welche verwendet wird, um Wasser in jeder der Wasserleitungen 15 zu erwärmen, um so heißes Wasser zu Haushaltszwecken und ggf. Heizzwecken zu erzeugen. Ferner kann das Laufrad 21, da es mit horizontal verlaufender Welle 22 angeordnet ist, nicht bei einem zu starken Windstoß umfallen.

Claims (10)

  1. System zur Stromerzeugung, aufweisend eine erste Erzeugungsvorrichtung (1) und eine zweite Erzeugungsvorrichtung (2), wobei: die erste Erzeugungsvorrichtung (1) aufweist: ein Gehäuse (11), ein Solarzellenmodul (12), das oben am Gehäuse (11) angebracht ist, um Solarenergie aufzunehmen und die Solarenergie in elektrische Energie und thermische Energie umzuwandeln, eine Speichereinheit (13), die mit dem Solarzellenmodul (12) verbunden ist, um die elektrische Energie des Solarzellenmoduls (12) aufzunehmen, eine Wärmeleitschicht (16), die im Gehäuse (11) angeordnet ist, eine Wärmekammer (14), die im Gehäuse (11) ausgebildet ist und zwischen dem Solarzellenmodul (12) und der Wärmeleitschicht (16) angeordnet ist, um die thermische Energie des Solarzellenmoduls (12) aufzunehmen, und eine Mehrzahl von Wasserleitungen (15), die in der Wärmekammer (14) angeordnet und in Kontakt mit der Wärmeleitschicht (16) sind, und die zweite Erzeugungsvorrichtung (2) aufweist: ein Laufrad (21), das drehbar am Gehäuse (11) vorgesehen ist, eine Welle (22), die an einer zentralen Stelle des Laufrades (21) angebracht ist, um mit dem Laufrad (21) zu rotieren, und einen Generator (23), der mit der Welle (22) verbunden ist, um von der Welle übertragene Energie in elektrische Energie umzuwandeln.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Erzeugungsvorrichtung (1) ferner aufweist: eine Mehrzahl von Wärmerohren (151), die in der Wärmekammer (14) angeordnet sind und die Wasserleitungen (15) jeweils umgeben.
  3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Wärmerohre (151) einen inneren Bereich hat, welcher eine Wärmeübertragungsflüssigkeit enthält.
  4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Erzeugungsvorrichtung (1) ferner eine thermische Isolationsschicht (17) aufweist, die im Gehäuse (11) am Boden desselben angeordnet ist.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Erzeugungsvorrichtung (1) ferner aufweist: einen Wasserspeicher (18), der am Gehäuse (11) angebracht und mit jeder der Wasserleitungen (15) verbunden ist, ein Wärmespeicherrohr (182), das im Wasserspeicher (18) angeordnet ist, und ein Wärmerohr (181), das im Wasserspeicher (18) angeordnet ist und das Wärmespeicherrohr (182) umgibt.
  6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerohr (181) eine helixförmige Gestalt aufweist.
  7. System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmespeicherrohr (182) einen inneren Bereich hat, der eine Wärmespeicherflüssigkeit (184) enthält, und das Wärmerohr (181) einen inneren Bereich hat, der eine Wärmeübertragungsflüssigkeit (183) enthält.
  8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (21) mit horizontal verlaufender Welle (22) angeordnet ist und teilweise über das Gehäuse (11) übersteht.
  9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (22) des Laufrades (21) in gleicher Höhe wie das Solarzellenmodul (12) angeordnet ist.
  10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Erzeugungsvorrichtung (2) auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses (11) angeordnet sind.
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