DE102012213136A1 - Photovoltaikmodul und Verfahren zum Reinigen des Photovoltaikmoduls - Google Patents

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    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Photovoltaikmodul mit einer flächig angeordneten Solarzelle und mit einem wenigstens für Teile des Sonnenlichts durchlässigen Frontglas zur Abdeckung der Solarzelle, wobei das Frontglas mit wenigstens einem Piezoaktor fest verbunden ist. Der Piezoaktor erzeugt Schwingungen im Frontglas. Durch die Schwingungen werden Staub und Dreckpartikel abgeschüttelt und das Photovoltaikmodul somit gereinigt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Photovoltaikmodul und ein Verfahren zum Reinigen eines Photovoltaikmoduls.
  • Im Rahmen des Ausbaus der erneuerbaren Energien steigt die Anzahl der Photovoltaikmodule zur Stromgewinnung aus Sonnenenergie. Die Photovoltaikmodule können insbesondere in Gegenden mit einer hohen Anzahl an Sonnenstunden, beispielsweise in Wüsten, mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben werden. Allerdings führen Staub und andere Ablagerungen auf der Oberfläche des Photovoltaikmoduls zu einer Verringerung des Wirkungsgrads.
  • In der Literatur sind bereits einige Methoden zur Reinigung von Photovoltaikmodulen bekannt. Beispielsweise werden Reinigungsfahrzeuge eingesetzt, die das Photovoltaikmodul mit mechanischen Vorrichtungen wie Bürsten oder Rollen und/oder mittels eines Flüssigkeitsstrahls von Staub und Dreck reinigen. Weiterhin werden künstliche Beregnungsanlagen zum Entfernen des Schmutzes eingesetzt. Nachteilig sind bei dieser Reinigungsmethode Aufbauten nötig, welche zusätzlich zum Photovoltaikmodul regelmäßig gewartet werden müssen. Beide Methoden sind nachteilig energieaufwändig und aufgrund des hohen Flüssigkeitsverbrauchs nicht umweltfreundlich.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Photovoltaikmodul und ein Verfahren zum Reinigen eines Photovoltaikmoduls anzugeben, welches die genannten Nachteile überwindet.
  • Die Aufgabe wird hinsichtlich des Moduls durch ein Photovoltaikmodul mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch das in Anspruch 4 angegebene Verfahren gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Das erfindungsgemäße Photovoltaikmodul umfasst wenigstens eine flächig angeordnete Solarzelle und ein wenigstens für Teile des Sonnenlichts durchlässiges Frontglas zur Abdeckung der Solarzelle und wenigstens einen Piezoaktor, der kraftschlüssig mit dem Frontglas verbunden ist. Der Piezoaktor dient der Erzeugung von Schwingungen im Frontglas.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Reinigen eines Photovoltaikmoduls erzeugt der Piezoaktor Schwingungen des Frontglases. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass Verunreinigungen, wie typischerweise Staub und Dreckpartikel, von dem Frontglas abgeschüttelt werden. Vorteilhaft ist die Vorrichtung zur Reinigung somit in das Photovoltaikmodul integriert, so dass Wartungszeiträume, in denen das Photovoltaikmodul keinen Strom erzeugt, deutlich verkürzt, im Idealfall sogar vermieden werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung wird der Piezoaktor an einer zur Solarzelle hingewandten Innenseite des Frontglases angebracht. Zweckmäßig wird der Piezoaktor an einer Kontaktfläche zweier Solarzellen angebracht, so dass eine Verschattung der Solarzelle vermieden wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung weist das Frontglas eine U-Form auf. Der Piezoaktor ist dabei an wenigstens einer von der Solarzelle abgewandten Seite des Frontglases angebracht. Besonders bevorzugt wird der Piezoaktor an wenigstens einer Schenkelseite des Frontglases mit U-Form angebracht. Vorteilhaft wird durch Anbringen des Piezoaktors an der abgewandten Seite eine Verschattung der Solarzellen vermieden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung werden Schwingungen des Frontglases mit einer Frequenz im Bereich von 20 kHz bis 100 kHz angeregt. Das Frequenzspektrum entspricht dem Ultraschallbereich. Dieser Bereich führt vorteilhaft zu Schwingungen im Frontglas, bei denen Staub und Dreckpartikel abgelöst werden. Bevorzugt werden diese Schwingungen für eine Dauer im Bereich von Millisekunden bis Sekunden angeregt.
  • Die Erzeugung der Schwingung im Frontglas erfolgt bevorzugt in Abhängigkeit der Veränderung der Leistung des Photovoltaikmoduls durch Staub und Dreck und/oder in Abhängigkeit des Verschmutzungsgrades des Photovoltaikmoduls. Alternativ kann die Erzeugung der Schwingung im Frontglas in festen zeitlichen Intervallen erfolgen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung erfolgt eine Stromversorgung einer Ansteuerelektronik des Piezoaktors aus dem erzeugten Strom desselben Photovoltaikmoduls. Die Ansteuerelektronik wird bevorzugt drahtlos gesteuert, insbesondere werden Parameter zur Steuerung drahtlos übermittelt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläutert.
  • Die Figur zeigt den schematischen Aufbau eines Photovoltaikmoduls entsprechend der Erfindung. Das Photovoltaikmodul 1 umfasst beispielhaft drei Frontgläser, eine erste Einbettfolie 3, Solarzellen 4, eine zweite Einbettfolie 5 und eine Tedlarfolie 6.
  • An jedes Frontglas 2 der drei Frontgläser sind zwei Piezoaktoren 7 am äußeren Rand des Frontglases 2 angebracht. Die Piezoaktoren 7 sind kraftschlüssig mit dem Frontglas 2 verbunden. Die Piezoaktoren 7 sind oberhalb einer Kontaktfläche 9 zweier Solarzellen 4 angeordnet, um die Solarzellen nicht zu verschatten.
  • Das Frontglas wird mit einer Frequenz 8 von 30 kHz zum Schwingen gebracht. Dadurch wird der Staub und Dreck, der sich auf dem Frontglas 2 angereichert hat, abgeschüttelt.
  • Bevorzugt umfasst das Photovoltaikmodul 1 eine Ansteuerelektronik mit Spannungsversorgung aus der Spannung, die das Photovoltaikmodul produziert. Die Ansteuerelektronik verfügt bevorzugt über eine Timerfunktion. Dabei wird die Schwingung durch den Piezoaktor 7 vorteilhaft nach einer gewissen Zeitspanne erzeugt. Diese Zeitspanne ist abhängig von dem Verschmutzungsgrad des Photovoltaikmoduls 1. Alternativ kann der Verschmutzungsgrad typischerweise mittels optischer Messmethoden bestimmt werden und in Abhängigkeit des Verschmutzungsgrads die Schwingung durch den Piezoaktor 7 angeregt werden.
  • Die Ansteuerelektronik wird bevorzugt drahtlos angesprochen. Die Anregung der Schwingung erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel über eine Zeitdauer von zwei Sekunden. Die Länge der Anregung der Schwingung ist weiterhin abhängig von dem Verschmutzungsgrad. Die Schwingung kann von einer Zeitdauer von wenigen Millisekunden bis zu einigen Sekunden angeregt werden. Das Photovoltaikmodul 1 ist dann vorteilhaft frei von mechanischen Reinigungskomponenten wie Bürsten oder Rollen. Die Witterungsbeständigkeit wird dadurch vorteilhaft erhöht.

Claims (8)

  1. Photovoltaikmodul (1) mit wenigstens einer flächig angeordneten Solarzelle (4) und mit einem wenigstens für Teile des Sonnenlichts durchlässigen Frontglas (2) zur Abdeckung der Solarzelle, gekennzeichnet durch wenigstens einen Piezoaktor (7) zur Erzeugung von Schwingungen im Frontglas (2), der kraftschlüssig mit dem Frontglas (2) verbunden ist.
  2. Photovoltaikmodul (1) nach Anspruch 1, wobei der Piezoaktor (7) an einer der Solarzelle zugewandten Innenseite des Frontglases (2) angebracht ist.
  3. Photovoltaikmodul (1) nach Anspruch 1, wobei das Frontglas (2) eine U-Form aufweist und der Piezoaktor (7) an wenigstens einer von der Solarzelle abgewandten Außenseite des Frontglases (2) angebracht ist.
  4. Verfahren zum Reinigen eines Photovoltaikmoduls (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Piezoaktor (7) Schwingungen des Frontglases (2) erzeugt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei Schwingungen des Frontglases (2) mit einer Frequenz (8) im Bereich von 20 bis 100 kHz angeregt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Schwingungen für eine Dauer im Bereich von Millisekunden bis Sekunden angeregt werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei eine Stromversorgung einer Ansteuerelektronik des Piezoaktors (7) aus dem erzeugten Strom des Photovoltaikmoduls erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Ansteuerelektronik des Piezoaktors (7) drahtlos gesteuert wird.
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