DE102012012920A1

DE102012012920A1 - Isolierglasscheibe mit beweglicher Solarzelle im Scheibenzwischenraum

Info

Publication number: DE102012012920A1
Application number: DE102012012920A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2013-01-03
Also published as: DE202011102438U1

Abstract

Die Anmeldung betrifft eine Isolierglasscheibe mit im Scheibenzwischenraum befindlichen Solarzellen bzw. Solarmodulen (Fotovoltaikvorrichtungen). Die vorzugsweise beweglichen Vorrichtungen befinden sich entweder im Scheibenzwischenraum oder direkt auf, im oder im Inneren des Abstandhalters und sind gegebenenfalls mit Abstand zu diesem angeordnet.

Description

Bereich der Erfindung:
Die Erfindung betrifft insbesondere die Bereiche „Isolierglas für das Bauwesen” und „Energiegewinnung mittels Fotovoltaik”.
Stand der Technik:
Isolierglasscheiben bestehen immer aus mindestens zwei parallel zueinander angeordneten Scheiben, die umlaufend mit einem Abstandhalter verklebt und hermetisch abgedichtet sind. Der Abstandhalter besteht meist aus Aluminium, Edelstahl oder Kunststoff, ein neuer Zweig der Abstandhaltersysteme besteht aus einer Kautschukbutylmasse. Im Scheibenzwischenraum befindet sich meist Luft oder Gas. Seit einiger Zeit beschäftigt man sich auch mit Vakuum-Isolierglasscheiben.
Nahezu alle Isolierglasscheiben haben neben dem Witterungsschutz (Schutz vor Wind und Regen) noch weitere Aufgaben zu erfüllen. Dies können z. B. Wärmeschutz-, Sonnenschutz-, Brandschutz-, Schallschutz- oder Sichtschutzmaßnahmen sein. Es gibt auch einbruchhemmende oder beschußhemmende Isoliergläser, sowie Isoliergläser mit innenliegenden Rollos, Jalousien, Wärmequellen oder Beleuchtungen. Die Ausführungsvarianten von modernen Isoliergläsern sind sehr vielfältig.
Im Bereich der Fotovoltaik wird sowohl Isolierglas, als auch Verbundglas verwendet. Der Unterschied in der Verarbeitung besteht darin, dass, im Vergleich zum Isolierglas, beim Verbundglas die einzelnen Glastafeln miteinander verklebt werden. Die einzelne Solarzelle/-modul wird auf Trägerplatten aufgetragen und mit einer Glasscheibe abgedeckt. Die Solarzelle/-modul befindet sich planparallel zur Glastafel und ist als solche unbeweglich.
Darstellung der Erfindung:
Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Nutzung des Raums zwischen den mindestens zwei Glasscheiben (44) einer Isolierglasscheibe mit dem Ziel insbesondere mittels Solarzellen (1) (sprich: der Fotovoltaik), welche die kurzwellige Strahlungsenergie, in der Regel Sonnenlicht, vorzugsweise direkt in elektrische Energie umwandelt.
Die Ausgestaltung der Erfindung wird gegebenenfalls so ausgeführt, dass die Solarzelle und/oder ein Solarmodul dem Sonnenstand, zeit- und/oder teilweise, nachgeführt werden kann, ohne dass dazu die Isolierglasscheibe bewegt werden muss.
Auch wenn der zur Verfügung stehende Platz in einer Isolierglasscheibe verhältnismäßig gering ist, wird die darin platzierte Solarzelle/-modul zur Energiegewinnung beitragen. Im Regelfall beträgt der Scheibenzwischenraum einer Standard-Isolierglasscheibe 12–16 mm und während der Sommermonate ist der zu erwartende Energiegewinn naturgemäß höher als in den Wintermonaten. Die nachfolgenden Ausführungen lassen sich auch mit anderen Scheibenabständen durchführen.
Die Erfindung bringt, insbesondere in Fenster- und Türverglasungen angebracht, einen Energiegewinn. Je nach Ausführungsvariante besteht nicht nur bei Einfamilienhäusern, sondern auch bei geeigneten Großobjekten (wie z. B. bei Schulen, Bürogebäuden und Behörden) die Möglichkeit, die vorhandenen Fensterflächen als zeitweise Energiequelle zu nutzen, wenn z. B. nach Schließung oder an Wochenenden oder in den Ferien die beweglichen Solarmodule ausgefahren werden.
Die technische Ausgestaltung der Vorrichtung für die bewegliche Solarzelle/-modul, insbesondere bei der horizontal verschiebbaren Variante, kann hängend oder gleitend vorzugsweise auf mindestens einem Abstandhaltern oder einer Glasscheiben erfolgen.
Die beschriebene Technik, bewegliche Solarzellen in Isolierglasscheiben zu platzieren, kann auf Hausdächern (flach oder geneigt) oder Fassaden, aber auch bei vielen anderen Nutzungen zum Einsatz kommen.
Im Inneren einer Isolierglasscheibe angeordnet, können unterschiedliche Fotovoltaiksysteme oder -technologien, beispielsweise Solarzellen/photovoltaische Zellen (1) in Dickschicht- oder Dünnschichttechnik, aber auch diverse Halbleitermaterialien, organische Solarzellen oder Farbstoffsolarzellen u. ä. zur Energiegewinnung herangezogen werden.
Nachfolgend sind mit der Bezeichnung „Solarzelle/-modul” alle Vorrichtungen gemeint, welche die Strahlungsenergie, vorzugsweise Licht, in Strom umwandeln. Allgemein bekannt als Fotovoltaik.
Ein Vorteil der Erfindung ist der Umstand, dass bei den meisten Ausführungen, die sich im Inneren der Isolierglasscheibe befindliche Vorrichtung (Solarzelle/-modul) nicht starr, sondern ganz oder teilweise beweglich ist. Die Vorrichtung lässt sich, je nach Ausführung, insbesondere wie eine Jalousie oder ein Rollladen horizontal oder vertikal bewegen oder auch falten, wobei sich die Bewegungsantriebe/-mechaniken vorzugsweise innerhalb der Isolierglasscheibe befinden. Es kann sich um eine vorzugsweise elektronische Antriebsform handeln die händisch oder vollautomatisch gesteuert ist. Alle vor- bzw. nach genannten Ausführungen können in einer Isolierglasscheibe in unterschiedlicher Anzahl, Form, Ausführung und Größe zur Anwendung kommen.
Bei den Ausführungsvarianten (A) ist der Abstandhalter (2) einer Isolierglasscheibe ganz oder teilweise als Solarzelle/-modul (1) konzipiert. Die dem Scheibenzwischenraum zugewandte Fläche des Abstandhalters (34) kann so gestaltet sein, dass sie vorzugsweise schräg/geneigt ist (z. B. 45°), um bei tief stehender Sonne eine bessere Energiebilanz zu erzielen. Speziell in diesem Fall lassen sich zusätzliche Multifunktionseigenschaften auf der Rückseite der Solarzelle/-moduls (auf der Sonne abgewandten Seite) anbringen, wie z. B. LED-Beleuchtungen und/oder Heizkörper für die Temperierung des Scheibenzwischenraums.
Befindet sich die Solarzelle/-modul im Inneren des Abstandhalters, bekommt dieser an der entsprechenden Stelle vorzugsweise eine Aussparung oder er wird lichtdurchlässig/transparent ausgebildet.
Der Abstandhalter kann als Trägerelement (B) für die Solarzelle/-modul dienen. In diesem Fall ist der Abstandhalter, ganz oder teilweise, mit mindestens einer Solarzelle/-modul bestückt. Die Ausgestaltung der Solarzelle/-modulvorrichtung mit mindestens einem beweglichen Teil, einer z. B. vorzugsweise klappbaren Ausführung (32) ist ebenso möglich, wie eine insbesondere klapp-/faltbare Variante. Die Befestigung der Vorrichtung kann insbesondere durch Verklebung, durch einrasten, aufklemmen o. ä. erfolgen.
Die Ausführungsvariante (C) zeigt mindestens eine eingelegte Solarzelle/-modul (1) in einem Adapter-/Steckverbinder (3), welcher in einen Abstandhalter (2) vorzugsweise gesteckt wird. Der Steckverbinder besteht zumindest an der dem Scheibenzwischenraum zugewandten Stelle aus einem lichtdurchlässigen/transparenten Material. Die Form des Steckverbinders ist so gewählt, dass die beiden Enden (8) in die jeweiligen Abstandhalter (2) gesteckt werden können und die Rückseite des Steckverbinders offen ist bzw. geöffnet werden kann, um die Solarzelle/-modul einzulegen.
Bei Abstandhaltersystemen die ohne die üblicherweise verwendeten Alu-, Kunststoff- oder Edelstahlprofile auskommen (C1), also nur aus einer z. B. Kautschukbutylmasse (2a) bestehen, wird diese mit dem Adapter-/Steckverbinder vorzugsweise stumpf (15) oder auf Gehrung (16) verbunden.
Die Steckverbinder-/Adaptervorrichtung ist so konzipiert, dass sich die Solarzelle/-modul entweder auf dem Steckverbinder/Adapter (C2) oder im Steckverbinder/Adapter befindet (C, C1). Ist sie im Steckverbinder, so kann sie gegebenenfalls ausgetauscht werden, ohne dass die Isolierglasscheibe geöffnet bzw. beschädigt wird, denn die spezielle Ausgestaltung des Steckmoduls (U-förmig hohl und mit Deckel) erlaubt eine Bestückung von der Rückseite des Randverbundes aus.
Die Ausführungsvariante (D) betrifft eine in den Scheibenzwischenraum einer Isolierglasscheibe ragende Vorrichtung, welche vorzugsweise eine längliche Form besitzt, insbesondere hohl, halbrund, rund, neumondförmig, gewellt oder korkenzieherförmig gestaltet sein kann, vorzugsweise vertikal positioniert wird, beweglich sein kann und mit mindestens einer, vorzugsweise Dünnschichtzelle, versehen ist. Die Vorrichtung kann auch mit einer Solarfolie bestückt sein und sich mit Abstand oder direkt auf dem Abstandhalter befinden oder sich, wie vor beschrieben, in oder auf einem Adapter/Steckverbinder befinden.
Bei der Ausführungsvariante (E) handelt es sich um mindestens eine im Scheibenzwischenraum einer Isolierglasscheibe vorzugsweise fest installierte aber bewegliche Solarzelle/-modulvorrichtung (1), welche insbesondere gardinenartig, klapp- oder faltbar (14, 14a) ist und den vorhandenen Raum in der Isolierglasscheibe ganz oder teilweise ausfüllt. Auch eine fächerartige Ausgestaltung (52) ist Bestandteil der E-Varianten. Die Befestigung erfolgt über Halterungen, Seile und/oder Distanzstücke zum umlaufenden Abstandhalter, Scheibenrand oder zu mindestens einer der Glastafeln.
Bei der Ausführungsvariante (F) handelt es sich um eine Anwendung, wobei die Solarzelle (1), vorzugsweise auf einer netz- oder gitterartigen Vorrichtung aufgebracht ist, ähnlich einem Fliegengitter. Die Solarzelle wird dabei insbesondere durch die Technologie des Sprühens/Bedampfens oder durch eintauchen/baden auf das jeweilige Trägerelement (31) gebracht.
Durch die individuelle Ausgestaltung von groß- bis kleinporigen Vorrichtungen wird ein dosiertes Maß an Lichtdurchlässigkeit und/oder Durchsicht erreicht. Die Vorrichtung kann beweglich sein und füllt den Raum zwischen den mindestens zwei Glasscheiben ganz oder teilweise aus.
Bei der Ausführungsvariante (G) handelt es sich um mindestens eine Solarzelle/-modul (1), welche vorzugsweise auf einem lichtdichten Trägermaterial aufgebracht ist, wie einer Kunststoff- oder Aluminiumplatte, wobei mindestens eine dieser Platten im Scheibenzwischenraum beweglich ist. Sie können vorzugsweise nebeneinander versetzt und/oder gegebenenfalls auf verschiedenen Laufebenen und Scheibenzwischenräumen vorzugsweise unabhängig voneinander bewegt werden. Der Raum zwischen den mindestens zwei Glasscheiben einer Isolierglasscheibe kann so ganz oder teilweise ausfüllt oder abgedeckt werden.
Der bewegliche Teil kann vorzugsweise auf unteren und/oder oberen Lauf- bzw. Hängeschienen bewegt werden, welche sich direkt im oder am Abstandhalter befinden können. Insbesondere bei schweren Solarmodulformaten kann der normale Abstandhalter durch entsprechend stabil ausgebildete Profile ersetzt werden.
Ausführungsvarianten der G erlauben eine flexible Nutzung der Fensterflächen. Je nach Bedarf können die beweglichen Vorrichtungen zusammen- oder auseinandergeschoben werden. Da sich alles im Inneren der Isolierglasscheibe abspielt, sind die Vorrichtungen unabhängig von Wind und Wetter, Vandalismus und Verschmutzung. Derart verglaste Fensterflächen lassen einerseits Tageslicht herein und andererseits leisten sie auch einen Beitrag zur Energiegewinnung. Ein Teil der Glasfläche ist jedoch permanent mit einer Vorrichtung abgedeckt.
Alle vorgenannten Ausführungsvarianten können auch ganz oder teilweise aus verschiedenen Materialien bestehen, dies ist insbesondere der Fall, wenn glastechnisch relevante Maßnahmen mit spezifischen Maßnahmen im Bereich der Fotovoltaik kombiniert werden.
Die Leistungsbilanz der Ausführungsvarianten der A, B und C sind verhältnismäßig gering, da sie aber vorzugsweise zur Stromversorgung von Kleinstverbrauchern, wie z. B. LED-Beleuchtungen oder zur Beheizung eines Scheibenzwischenraums zum Einsatz kommen, reichen ihre Strommengen meist aus.
Die erforderlichen Stromanschlüsse/Verkabelungen (17) werden in bekannter Art und Weise aus der Isolierglasscheibe bzw. der Rahmung geführt und zu den entsprechenden elektrischen Anschlussverbindungen geleitet. Auch die Einspeisung des Stroms in das öffentliche Stromnetz, in Batterien oder sonstige Speicher erfolgt in bekannter Art und Weise.

Claims

Isolierglasscheibe aus – mindestens zwei Scheiben, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind, – einem hermetisch abgeschlossenen Zwischenraum zwischen den mindestens zwei Scheiben, der ganz oder teilweise mit vorzugsweise Luft oder Gas gefüllt oder luftleer (Vakuum-Isolierglas) ist und – mindestens einen umlaufenden Abstandhalter oder vakuumgeeigneten Randverbund/-abschluss besitzt, der jeweils zwei Scheiben miteinander verbindet, – sich im Scheibenzwischenraum der Isolierglasscheibe mindestens eine Solarzelle/-modul (1) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass – die mindestens eine Solarzelle/-modul (1) sich auf vorzugsweise mindestens einer Vorrichtung (30) befindet und diese gegebenenfalls getrennt voneinander, insbesondere horizontal und unabhängig von der Isolierglasscheibe, bewegt werden kann.
Isolierglasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die mindestens eine Solarzelle/-modul (1) vorzugsweise netz- oder gitterartig ausgebildet ist (31), wobei die Fotovoltaikeigenschaften insbesondere durch sprühen/bedampfen/beschichten oder durch eintauchen/baden auf das jeweilige Trägerelement gebracht werden und die Vorrichtung gegebenenfalls, unabhängig von der Isolierglasscheibe, bewegt werden kann.
Isolierglasscheibe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass – die mindestens eine Solarzelle/-modul eine 3-dimensionale Form besitzt, wobei die Ausgestaltung der Form vorzugsweise länglich und rund ist und sich insbesondere direkt auf dem Abstandhalter (2) oder auf oder in einem Steckverbinder/Adapter (3) befinden kann und wahlweise beweglich ausgebildet ist.
Isolierglasscheibe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Solarzelle/-modul (1) mit Abstand, an mindestens einem Abstandhalter (2), Steckverbinder/Adapter (3) oder mindestens einer Glasscheibe, befestigt wird.
Isolierglasscheibe aus – mindestens zwei Scheiben, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind, – einem hermetisch abgeschlossenen Zwischenraum zwischen den mindestens zwei Scheiben, der ganz oder teilweise mit vorzugsweise Luft, Gas oder Gasgemisch gefüllt oder luftleer (Vakuum-Isolierglas) ist und – mindestens einen umlaufenden Abstandhalter (2) oder vakuumgeeigneten Randverbund/-abschluss besitzt, der jeweils zwei Scheiben miteinander verbindet und der Abstandhalter (2) an mindestens einer Stelle ein Steckverbinder/Adapter (3) ist, dessen beide Schenkel (8) vorzugsweise jeweils in die angrenzenden Teile des Abstandhalters (2) gesteckt werden und – der Steckverbinder/Adapter an mindestens einer Stelle die Form eines geschlossenen oder nach einer Seite offenen Profils gleicht, vorzugsweise einem U-Profil, – gegebenenfalls auf der nach außen gerichteten, eine dem hermetisch abgeschlossenen Scheibenzwischenraum gegenüberliegenden Seite offen ist dadurch gekennzeichnet, dass sich im Steckverbinder/Adapter (3) mindestens eine Solarzelle/-modul (1) befindet, welche vorzugsweise beweglich ist.
Isolierglasscheibe nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass – der Steckverbinder/Adapter (3) so ausgebildet ist, dass er, ganz oder teilweise, eine in den Scheibenzwischenraum ragende Verlängerung oder Vorrichtung besitzt, vorzugsweise eine Schräge (34), welche mit mindestens einer Solarzelle/-modul (1) bestückt ist, diese vorzugsweise beweglich ist und sich im Bedarfsfall mindestens ein LED-Leuchtkörper und/oder ein Heizkörper im oder am Steckverbinder/Adapter befindet.
Isolierglasscheibe aus – mindestens zwei Scheiben, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind, – einem hermetisch abgeschlossenen Zwischenraum zwischen den mindestens zwei Scheiben, der ganz oder teilweise mit vorzugsweise Luft oder Gas gefüllt oder luftleer (Vakuum-Isolierglas) ist und – mindestens einen umlaufenden Abstandhalter oder vakuumgeeigneten Randverbund/-abschluss besitzt, der jeweils zwei Scheiben miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass – sich direkt im Abstandhalter (2), im Inneren des Abstandhalters (2) oder direkt auf dem Abstandhalter (2), zumindest eine, vorzugsweise fest installierte (13) unbewegliche Solarzelle/-modul (1) befindet.
Isolierglasscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass – die zumindest eine Solarzelle/-modul (1) nicht fest installiert ist, sondern beweglich, insbesondere klappbar (32), ist.
Isolierglasscheibe nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass – der Abstandhalter (2) so ausgebildet ist, dass er, ganz oder teilweise, eine in den Scheibenzwischenraum ragende Verlängerung oder Vorrichtung besitzt, vorzugsweise eine Schräge (34), welche mit mindestens einer Solarzelle/-modul (1) bestückt ist und diese vorzugsweise beweglich ist und sich im Bedarfsfall mindestens ein LED-Leuchtkörper und/oder ein Heizkörper im oder am Steckverbinder/Adapter befindet.
Isolierglasscheibe aus – mindestens zwei Scheiben, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind, – einem hermetisch abgeschlossenen Zwischenraum zwischen den mindestens zwei Scheiben, der ganz oder teilweise mit vorzugsweise Luft, Gas oder Gasgemisch gefüllt oder luftleer (Vakuum-Isolierglas) ist und – mindestens einen umlaufenden Abstandhalter oder vakuumtauglichen Randverbund/-abschluss besitzt, der jeweils zwei Scheiben miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass – sich im Scheibenzwischenraum der Isolierglasscheibe mindestens eine mit Solarzelle/-modul (1) bestückte, vorzugsweise fächerförmige (52) oder klapp- und faltbare Vorrichtung befindet, die sich insbesondere von außerhalb der Glasscheibe bewegen lässt.