DE102013005441A1

DE102013005441A1 - Solaranlage aus Solarelementpaaren, die eine gemeinsame Kehle aufweisen und deren Solarelemente sich nach verschiedenen Sonnenrichtungen orientieren

Info

Publication number: DE102013005441A1
Application number: DE201310005441
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2013-03-31
Publication date: 2013-12-05

Abstract

Die gattungsgemäße Solaranlage (1) umfasst wenigstens ein Solarelementpaar (6), wobei ein Solarelementpaar aus wenigstens zwei Solarelementen (2) besteht. Diese sind einander mit ihrer lichtempfindlichen Seite (10) zugewandt und weisen eine gemeinsame Kehle (22) an deren Unterkanten (15) auf. Ein Solarelement (2) besteht entweder aus wenigstens einem Solarsegment (3) oder aus wenigstens einem solaren Teilsegment (8). Weder die Solarsegmente (3) noch die solaren Teilsegmente (8) müssen einheitlich in Größe und Form sein. Die Solarelemente (2) sind darauf ausgelegt, Lichtenergie in thermische oder elektrische Energie zu wandeln. Die gattungsgemäße Vorrichtung wird erfindungsgemäß derart erweitert, dass ein erstes Solarelement (4) des wenigstens einen Solarelementpaares (6) mit seiner lichtempfindlichen Seite (10) der Sonnenhauptrichtung (37) abgewandt ist. Das zweite Solarelement (5) ist dem ersten Solarelement (4) an der gemeinsamen Kehle (22) verbunden und mit seiner lichtempfindlichen Seite in einem Winkel (α1) (8) von kleiner 90° der lichtempfindlichen Seite (10) des ersten Solarelementes (4) sowie der Sonnenhauptrichtung (37) zugewandt. Eine weitere Optimierung erfährt die gattungsgemäße Erfindung dadurch, dass das erste Solarelement (4) mit seiner lichtempfindlichen Seite einen Winkel (α3) (13) zur Horizontalebene (24) größer 0° und kleiner 50° einnimmt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage mit mehreren Solarelementen und insbesondere eine Solaranlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Solaranlagen mit mehreren Solarelementen sind bekannt. Beispielsweise ist in DE 10 2007 014 244 A1 eine beidseitig nutzbare Solarmodulanlage offenbart, bei der auch bei beidseitiger Nutzung auf Spiegelsysteme zur zusätzlichen Umlenkung verzichtet werden kann. Dies wird erreicht, indem an einem horizontal schwenkbaren und der Sonne nachgeführten Ständer horizontal zur Sonne geneigt beidseitige Solarmodule parallel übereinander befestigt werden, so dass sowohl die Oberseite der beidseitigen Solarmodule vollflächig von den reflektierten Sonnenstrahlen der Oberseite der darunterliegenden beidseitigen Solarmodule getroffen werden.
Es sind auch Solaranlagen mit Nordflächen bekannt wie diese in den Offenbarungen DE 10 2009 051 766 B3 oder auch DE 10 2009 042 092 A1 gezeigt werden. Diese dienen der Energiedichteerhöhung und der Bildung einer durchgängig mit Solarelementen und Reflektoren belegten Fläche.
Bei den bisherigen Solaranlagen kann die Energieausbeute jedoch noch gesteigert werden. Beispielsweise liegt die photovoltaische Energieerzeugung zur Zeit hinsichtlich der Stromgestehungskosten über denen anderer Energieformen wie fossiler Erzeugung oder Windenergie. Nicht anders sieht das bei durch solarthermische Module erzeugter Wärmeenergie im Vergleich zu konventioneller Wärmetechnik aus. Dadurch sind Photovoltaik und Solarthermie aus Marktsicht nur bedingt konkurrenzfähig. Grund dafür sind eine zu geringe Energiedichte und die hohen Systemkosten von Solaranlagen. Je kleiner die energieerzeugende Anlage ist, desto höher fallen die Systemkosten aus. Ebenso spielt eine Rolle, dass die üblicherweise mit 30° Modulneigung starr nach Süden gerichteten Solarsysteme Ihr Leistungsmaximum vor allem im Sommer zur Mittagszeit haben. Ein großer Teil des Solarstromes muss somit mit Verlusten zwischen gespeichert werden, um möglichst vollständig verfügbar zu sein.
Aufgabe der Erfindung ist es

1. eine Solaranlage mit größerem Ertrag je Aufstellungsfläche (Energiedichte)
2. kompakterer Bauform
3. höheren Transmissionsgrad von Strahlung
4. geringeren Systemkosten
5. früheren Energieproduktionstageszeiten im Sommer
6. höherer Energieausbeute im Winter und

Diese Aufgabe wird in allen 6 Punkten durch die Solaranlage nach Anspruch 1 gelöst.
Die gattungsgemäße Solaranlage umfasst wenigstens ein Solarelementpaar, wobei ein Solarelementpaar aus wenigstens zwei Solarelementen besteht. Diese sind einander mit ihrer lichtempfindlichen Seite zugewandt und weisen eine gemeinsame Kehle an deren Unterkante auf.
Ein Solarelement besteht entweder aus wenigstens einem Solarsegment oder aus wenigstens einem solaren Teilsegment. Weder die Solarsegmente noch die solaren Teilsegmente müssen einheitlich in Größe und Form sein. Die Solarelemente sind darauf ausgelegt, Lichtenergie in thermische und/oder elektrische Energie zu wandeln.
Die gattungsgemäße Vorrichtung wird erfindungsgemäß derart erweitert, dass ein erstes Solarelement des wenigstens einen Solarelementpaares mit seiner lichtempfindlichen Seite der Sonnenhauptrichtung abgewandt ist. Das zweite Solarelement ist dem ersten Solarelement an der gemeinsamen Kehle verbunden und mit seiner lichtempfindlichen Seite in einem Winkel von kleiner 90° der lichtempfindlichen Seite des ersten Solarelementes sowie der Sonnenhauptrichtung zugewandt.
Eine weitere Optimierung erfährt die gattungsgemäße Erfindung dadurch, dass das erste Solarelement mit seiner lichtempfindlichen Seite einen Winkel zur Horizontalebene größer 0° und kleiner 50° einnimmt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Solaranlage im Sinne der vorliegenden Beschreibung stellt eine besondere erfindungsgemäße Anordnung von Solarelementen dar, die dafür ausgelegt sind, elektro-magnetische Lichtwellen, allgemein als Sonnenstrahlung bekannt, in thermische oder elektrische Energie umzuwandeln.
Ein Solarelement ist ein Teil einer Solaranlage. Es kann ein photovoltaischer Teil sein oder ein thermischer Teil. Solarelemente unterscheiden sich untereinander auch in Ihrer Orientierung zur Sonnenhauptrichtung und in ihren Winkeln (α₂) bzw. (α₃) zur Erdoberfläche, der Horizontalebene. Es sind zwei verschiedene Solarelemente zu unterscheiden: Das erste Solarelement und das zweite Solarelement. Zusammen bilden Sie ein Solarelementpaar. Ein Solarelement erstreckt sich vom First eines Solarelementpaares der Solaranlage bis zu seiner Kehle. Gibt es zwischen First und Kehle eine Änderung in der Neigung des Solarelementes zur Horizontalebene, dann erstreckt sich ein Solarelement immer in der gleichen Ebene zwischen den Neigungskanten und oder First und oder Kehle.
Ein Solarelement besteht entweder aus einem einzelnen oder mehreren Solarsegmenten oder ein Solarelement besteht aus einem einzelnen oder mehreren solaren Teilsegmenten. Solarelemente innerhalb einer Solaranlage können unterschiedlich Abmessungen in Breite, Länge und Tiefe haben. Solarelemente können für die Wandlung zu thermischer oder elektrischer Energie ausgelegt sein.
Innerhalb eines Solarelementes können beide Typen der Energieumwandlung vorkommen.
Die Solaranlage besteht aus zwei Typen von sich unterschiedlich zur Horizontalebene und zur Sonnenhauptrichtung orientierenden Solarelementen. Ein erstes Solarelement ist der Sonnenhauptrichtung abgewandt. Das erste Solarelement schließt sodann in seiner größten flächigen Ausdehnung (Länge × Breite) einen Winkel zur Horizontalen ein, der in einem Winkelbereich zwischen größer 0° und kleiner 50° liegt.
Ein zweites Solarelement ist dem ersten Solarelement über eine gemeinsame Linie angeschlossen, indem die Kanten beider Solarelemente möglichst parallel und eng aneinander liegen. Die lichtempfindliche Fläche des zweiten Solarelementes ist der Sonnenhauptrichtung zugewandt und wendet sich somit auch der lichtempfindlichen Seite des ersten Solarelementes zu. Die beschriebene gemeinsame Kante muss aus geometrischen Gründen unten liegen und wird damit gemeinsame untere Kante genannt. Aus der Architektur ist dafür auch der Begriff Kehle bekannt. Die Bezeichnung „unten” meint, dass dieser Teil der Solaranlage der Horizontalen der Erdoberfläche am nächsten liegt.
Der Winkel, mit dem das zweite Solarelement an das erste Solarelement an der gemeinsamen unteren Kante anschließt, liegt unter 90°. Damit ist der Winkel (α₁) gemeint, den die Flächen der lichtempfindlichen Seite der beiden Solarelemente zueinander einnehmen.
Ein Solarelementpaar besteht mindestens aus einem ersten und einem zweiten Solarelement. Innerhalb einer Solaranlage müssen sich die Solarelementpaare nicht gleichen. Solarelementpaare können erweitert werden, indem an der Oberkante oder Unterkante des Solarelementes weitere Solarelemente hintereinander angefügt werden. Solarelementpaare können auch durch eine Anordnung nebeneinander erweitert werden.
Ein Solarsegment ist eine Untereinheit eines Solarelementes.
Ein oder mehrere Solarsegmente bilden ein Solarelement. Solarsegmente desselben Solarelementes können unterschiedlich Abmessungen in Breite, Länge und Tiefe haben.
Ein Solarsegment ist die kleinste bauliche Einheit der Solaranlage. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass es in sich eine sinnvolle abgeschlossene Einheit zum Energiewandeln ist. Ein Solarsegment kann ein oder mehrere handelsübliche Solarmodule für Photovoltaik oder Solarthermie sein.
Das solare Teilsegment ist ein Teil eines Solarelementes. Innerhalb eines Solarelementes kann es ein oder mehrere solare Teilsegmente geben; die solaren Teilsegmente eines Solarelementes müssen sich in Größe und Form nicht ähneln.
Die größte Fläche (Länge × Breite) eines solaren Teilsegmentes ist zu der Ebene des zugehörigen Solarelementes verschoben oder gekippt. Dadurch hat es eine andere Orientierung zur Sonnenhauptrichtung und einen anderen Winkel (δ) zur Horizontalebene als die zugehörige nächstgrößere solare Struktur wie die des Solarelementes. Das solare Teilsegment hat die Aufgabe, den Transmissionsgrad von Strahlung aus der Sonnennebenrichtung durch einen optimaleren Einfallswinkel der Sonnenstrahlen zu erhöhen. Die kleinste bauliche Einheit der Solaranlage ist ein solares Teilsegment. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass es in sich eine sinnvolle abgeschlossene Einheit zum Energiewandeln ist. Ein solares Teilsegment kann ein oder mehrere handelsübliche Solarmodule für Photovoltaik oder Solarthermie sein.
Die solare Mikrostruktur ist eine Profilierung des Glases in der Oberfläche der Solarsegmente bzw. solaren Teilsegmente. Sie ist satteldachförmig aufgebaut; ein Dach reiht sich an das andere, so dass sich auch hier Hochpunkte in Form von Mikrofirsten und Tiefpunkte in Form von Mikrokehlen ergeben. Die Seiten des Daches weisen im Wesentlichen zu den Sonnennebenrichtungen. Die Seiten des Daches müssen nicht symmetrisch aufgebaut sein. Der Winkel (δ) der solaren Mikrostruktur liegt um 30° mit einer Toleranz von +/–15° (15–45°), wenn die Solaranlage eine reine Ausrichtung zur Sonnenhauptrichtung aufweist. Ist die Solaranlage verdreht zur Sonnenhauptrichtung aufgestellt, kann der Winkel (δ) auch steiler sein.
Die Mikrostruktur dient dazu, den Einfallswinkel der Sonnenstrahlen weiter zu verbessern und den Anteil der transmittierenden Strahlen zu erhöhen.
Bei einer Solarelement-Dreieranordnung wird einem Solarelementpaar ein weiteres Solarelement hinzugefügt. Dabei wird das Solarelement ausgesucht, welches möglichst wenig Fläche auf der Horizontalen einnimmt: das zweite Solarelement.
Dabei müssen sich die beiden zweiten Solarelemente in Art der Energiewandlung und Größe nicht gleichen.
Jedes Solarelement hat immer eine lichtempfindliche Seite. Diese ist der Erdoberfläche im Normalfall abgewandt und dem Zenit zugewandt. Das bedeutet bezogen auf die Erdoberfläche, dass die Winkel (α₂) und (α₃) zwischen der lichtempfindlichen Seite der Solarelementfläche und der Erdoberfläche zwischen 90°–180° betragen sollte. Die lichtempfindliche Seite ist die Fläche des Solarelementes, welches in der Lage ist, die Sonnenstrahlung in andere Energieformen wie thermische oder elektrische Energie zu wandeln.
Das erste und das zweite Solarelement eines Solarelementpaares treffen an ihren jeweiligen Kanten aufeinander und bilden dort eine gemeinsame Linie. Liegt diese gemeinsame Linie unten, dann wird sie als Kehle bezeichnet; liegt diese oben, als First. Es ist günstig, dass die Linie möglichst schmal ist. Die Linie selber ist nicht in der Lage Energie zu wandeln. Eine breite gemeinsame Linie bedeutet Platzverschwendung der solaren Grundfläche und steht i. d. R. dem Ziel entgegen, eine hohe Energiedichte zu erzeugen.
Zwischen First und Kehle kann es mehrere Ebenen mit unterschiedlicher Neigung zum Horizont geben. Stollen zwei unterschiedlich geneigte Ebenen aneinander, dann ergibt sich dort eine Kante: die Neigungskante zweier Solarelemente der gleichen Sonnenorientierung. Diese spezielle Kante kommt somit nur jeweils zwischen zwei ersten Solarelementen oder zwei zweiten Solarelementen vor.
Die physikalische Ausdehnung der Solarelemente kann mit der physikalischen Größe der Länge beschrieben werden. Die Länge der Solarelemente kommt in den drei Dimensionen Länge, Breite und Tiefe vor.
Bei der Solaranlage interessiert vor allem die Länge der Länge und Breite der Solarelemente, diese werden von den Seitenlängen des Solarelementes gebildet.
Eine wichtige Bezugsgröße für die erfindungsgemäße Anordnung der Solaranlage ist die Horizontale. Damit ist die Ebene der Erdoberfläche gemeint.
Vertikal ist etwas, wenn es zu der Horizontalebene in einem Winkel von 90° steht.
Die Grundfläche eines Solarelementpaares ist die Fläche, die sich unterhalb eines Solarelementpaares ausgehend von der Kehle her als eine Fläche aufspannt. Von einer ersten Kehle zu der nächstgelegenen Unterkante eines Solarelementes, es muss nicht eine Kehle sein, erstreckt sich die Grundfläche eines Solarelementpaares.
Dabei sollten beide Bezugskanten, Kehle und oder Unterkante, möglichst im gleichen Winkel zur Erdoberfläche stehen.
Handelt es sich nur um ein Solarelementpaar, welches keine Erweiterung um weitere Solarelementpaare parallel zu ihrer gemeinsamen Kante wie Kehle oder First erfahren hat, dann fehlt die zweite Bezugskante zur Bestimmung der Grundfläche eines Solarelementpaares. Dann muss eine zweite Bezugskante konstruiert werden, indem ein weiteres zweites Solarelement dem Solarelementpaar gedanklich angefügt wird. Dabei sind das tatsächliche zweite Solarelement und das gedachte zweite Solarelement identisch.
Eine Solaranlage kann so viele verschiedene Grundflächen eines Solarelementpaares aufweisen, wie es parallel zu ihrer gemeinsamen Kanten (First bzw. Kehle) verschobene zusätzliche Solarelementpaare hat.
Die Grundfläche eines Solarelementpaares kann in einer anderen Ebene als der Horizontalebene liegen.
Werden beispielsweise mehrere Solarelementpaare als eine Solaranlage installiert, wo es nur eine Kehle, gibt und liegt der Installationsort auf einer gekrümmten Ebene in Richtung der gemeinsamen Kante, dann können selbst innerhalb dieser Solaranlage Grundflächen von Solarelementpaaren in verschiedenen Ebenen liegen.
Die Grundfläche der Solaranlage ist die Gesamtheit aller Grundflächen von Solarelementpaaren, die baulich zu einer Solaranlage gehören. Dies gilt für den Fall, dass alle Grundflächen von Solarelementpaaren im Wesentlichen in einer Ebene liegen. Ist dies nicht der Fall, wird die Grundfläche der Solaranlage von der gesamten Unterschiedlichkeit der Grundflächen der Solarelementpaare beschrieben.
Der Begriff der Energiedichte beschreibt die Menge an Energie, die bezogen auf eine horizontale Aufstellungsfläche der Solaranlage erzeugt werden kann. Je mehr Energie diese Fläche produziert, desto höher ist die Energiedichte.
Eine kompakte Bauform oder Kompaktheit der Solaranlage beschreibt die Eigenschaft, eine möglichst große Fläche an solarer Erzeugungsleistung auf kleinem Raum bereitstellen zu können.
Der Winkel (α₁) ist der Winkel, der sich zwischen den lichtempfindlichen Seiten des ersten und des zweiten Solarelementes aufspannt.
Der Winkel (α₂) ist der Winkel, der sich zwischen der Horizontalen und der Rückseite des zweiten Solarelementes aufspannt. Die Rückseite eines Solarelementes ist die Seite, die nicht lichtempfindlich ist.
Der Winkel (α₃) ist der Winkel, der sich zwischen der Horizontalen und der Rückseite des ersten Solarelementes aufspannt.
Der Winkel (β) ist der Winkel, den die beiden Rückseiten eines ersten und eines zweiten Solarelementes am First miteinander einschließen.
Der Einfallswinkel (γ) der Strahlung ist der Winkel, der von der Richtung der Sonnenstrahlung und der Oberfläche der Solarelemente, hier der Glasoberfläche, gebildet wird.
Reflektierte Strahlen sind Sonnenstrahlen, die beim Auftreffen auf einem Medium nicht in die Oberfläche transmittieren. Bei Photovoltaik- und Solarthermiemodulen ist das äußerste Medium i. d. R. Glas. Diese Strahlen werden abgelenkt, also reflektiert, und ändern dabei nicht die Wellenlänge. Der Ausfallswinkel der reflektierten Strahlen ist wie der Einfallswinkel der einfallenden Strahlen.
Transmittierte Strahlen sind Strahlen, die in ein Medium, hier das Glas der Solarelemente, eindringen. Je höher der Anteil der transmittierten Strahlen an der Gesamtheit des Strahlenspektrums, desto höher ist der Energieeintrag bzw. der Transmissionsgrad der eintreffenden Strahlen. Ziel ist es, möglichst alle Sonnenstrahlen, die auf der erfindungsgemäßen Solaranlage auftreffen, zum Transmittieren zu bringen.
Der Winkel (δ) beschreibt die Neigung eines Bestandteils der erfindungsgemäßen Solaranlage wie z. B. dem solaren Teilsegment oder der solaren Mikrostruktur zum Horizont in Bezug auf die Sonnennebenrichtungen.
Die Sonnenstrahlung wird allgemein in direkte Strahlung und diffuse unterschieden.
Direkte Sonnenstrahlung erreicht die Erdoberfläche ohne Ablenkung von Partikeln in der Erdatmosphäre. Sie kommt direkt von der Sonne. Diffuse Strahlung wurde abgelenkt von Partikeln in der Luft, wie z. B. Wasserdampf. Die Ablenkung kann mehrfach erfolgen.
Die kürzeste Distanz zwischen First und Kehle ist eine Gerade. Wird die Gerade am ersten Solarelement am obersten Punkt, dem First und dem untersten Punkt, der Kehle, angelegt, dann können die Orientierung zur Sonnenhauptrichtung und der Winkel zum Horizont bestimmt werden. Das gleiche gilt für das zweite Solarelement.
Wobei hier wichtig ist, den Winkel (α₁) zu bestimmen.
Die Bestimmung der Geraden ist dann wichtig, wenn die Solarelemente in mindestens 2 Ebenen liegen, wie das z. B. bei einem Knick in der Aufstellungsebene der Solaranlage der Fall ist oder z. B. auch bei einem gebogenen Untergrund. Es kann dann schwierig sein zu bestimmen, ob es sich um die gattungsgemäße Ausführung der erfindungsgemäßen Entwicklung handelt. Mit der Bestimmung der kürzesten Entfernung zwischen Kehle und First und Feststellen des entsprechenden Winkels kann das geklärt werden.
Je nach geografischer Lage auf der Erdkugel, ergeben sich unterschiedliche Sonnenhauptrichtungen. Als Sonnenhauptrichtung wird die Richtung bezeichnet, aus der übers Jahr betrachtet der größte Anteil direkter Sonnenstrahlung kommt. Nördlich des Äquators ist die Richtung Süden, südlich des Äquators ist das Norden. Die Äquatorlinie hat keine Sonnenhauptrichtung.
Auf der Erde durchläuft die Sonne jenseits des Äquators aufgrund der gekippten Erdachse einmal im Jahr einen Punkt, wo sie ihren höchsten Stand über dem Horizont erreicht. Dies ist die Sommersonnenwende. Jedes Jahr gibt es auch einmal das Phänomen der Wintersonnenwende, wenn die Sonne ihren niedrigsten Stand über dem Horizont zur Mittagszeit erreicht. Die Winkel der Sonne über dem Horizont zu den Sonnenwenden sind von Bedeutung, weil sie wichtige Informationen zur optimalen Ausrichtung der Module geben.
Die Sonne steht auf der Nordhalbkugel bei den Höchstständen der Sonnenwenden im Süden, auf der Südhalbkugel im Norden. Dort wo die Höchststände der Sonne erreicht werden, befindet sich die Sonnenhauptrichtung. Die anderen Himmelsrichtungen Osten und Westen werden hier als Sonnennebenrichtungen bezeichnet. Die Sonnengegenrichtung ist die Richtung, die im Wesentlichen der Sonnenhauptrichtung gegenüber liegt.
Eine Sonnenrichtung hat einem Winkelbereich von 90°. Dieser erstreckt sich von der reinen Ausrichtung zu einer Sonnenrichtung mit jeweils 45° zu den benachbarten Sonnenrichtungen. Beispiel Nordhalbkugel: alle Richtungen von Südwest bis Südost gehören der Sonnenhauptrichtung an.
Eine Begrenzung erfährt der Winkel (α₁) des Solarelementpaares in der Kehle in Bezug auf direktes Licht bei einem Winkel von ca. 46,8°. Dies ist das Zweifache der gekippten Erdachse im Raum von 23,4°. Am Äquator sind beide Solarelemente in einer Grundanordnung im Wesentlichen gleich groß (hier nicht gezeigt). Dabei würde ein Solarelement den Winkel des Höchststandes der Sonne am einen Wendepunktes der Sonne eines Jahres aufnehmen, das zweite Element den entsprechend anderen Wendepunkt im Jahr sechs Monate später. Am Äquator gibt es keinen Sommer und keinen Winter.
Zwischen dem ersten Solarelement, dem zweiten Solarelement und der Grundfläche der Solaranlage bildet sich ein Raum, das innere Dreieck.
Der notwendige Abstand zwischen zwei Solarelementen kann benötigt werden, wenn z. B. die Unterkonstruktion der Solaranlage, das Traggestell, aufgestellt werden soll. Ebenso kann der Abstand notwendig sein, damit Schnee an der Kehle abrutschen kann. Des Weiteren kann ein Wartungsgang für die geschlossene Solaranlagenfläche notwendig sein, für den ein Abstand zwischen solaren Flächen vorgehalten werden muss.
Die Überlegungen, die zur erfindungsgemäßen Anordnung der Solarflächen führten, beruhen auf den folgenden Erkenntnissen:
Der Grund für die Vorteilhaftigkeit der erfindungsgemäßen Anordnung der Solarelemente ist in den Gesetzmäßigkeiten der Trigonometrie zu finden.
Charakteristisch für das erste Solarelement sind ein niedriger Sinus-Wert (ca. 0–0,5) und ein großer Cosinus-Wert (ca. 0,85–1). Teilt man eine Gerade im Raum auf in seine Ausdehnung in der vertikalen Länge und in der horizontalen Länge, dann ist der Sinus-Wert ein Maß für die Höhe in der Vertikalen und der Cosinus-Wert ein Maß für die Länge in der Horizontalebene des ersten Solarelementes. Jeder kleine Anstieg des Sinus-Wertes zieht einen relativ großen Abfall des Cosinus-Wertes nach sich. Das heißt, dass mit dem ersten Solarelement wirkungsvoll eine Höhe abgebaut werden kann, ohne größere Einbuße in der Fläche zu haben. Die Änderung des Sinus-Wertes ist überproportional im Vergleich zur Änderung des Cosinus-Wertes für den Fall, dass der Sinus sich zwischen 0–0,7 befindet. Technisch sinnvoll im Sinne einer Solaranlagenanordnung ist allerdings nur der Bereich von ca. 0–0,5. Dies entspricht einer Solarelementneigung zur Horizontalebene zwischen 0–30°.
Beim zweiten Solarelement ist eine andere Eigenschaft gesucht. Es soll wenig Fläche in der Horizontalebene beanspruchen bei einer großen Ausdehnung in der Vertikalen. Dies ist gegeben bei einem kleinen Cosinus-Wert und großem Sinus-Wert.
Also muß das zweite Solarelement steil angeordnet werden in einem Winkelbereich zwischen ca. 60–90°. Dann ergibt sich ein Cosinus zwischen 0–0,5 und ein Sinus von 0,85–1.
Werden die Solarelemente in beschriebener Weise im Raum angeordnet, dann ergibt sich daraus automatisch eine Grundfläche, die von einer maximal sinnvoll aufgefalteten Solarelementfläche überspannt wird. Dies ist die Voraussetzung für die gewünschte hohe Energiedichte und Kompaktheit der Solaranlage.
Eine weitere Optimierung erfährt die Solarelementeanordnung, indem die Sinus- bzw. Cosinuswerte der Solarelemente so gewählt werden, dass zu der hohen Energiedichte ein effektiver Einsatz von Material kommt. Dies wird erreicht, wenn das erste Solarelement im oberen Sinuswertbereich von 0,5 angeordnet wird und das zweite Solarelement mit einem Cosinuswert um 0,5. Eine sehr materialsparende Anordnung im Sinne der Erfindung wäre eine Neigung des ersten Solarelement von 30° und einer Neigung des zweiten Solarelement von größer 60°.
Diese Anordnung wäre allerdings keine ertragsreiche Variante, da das der Sonnenhauptrichtung abgewandte erste Solarelement starke Verschattungen, also Ertragseinbußen, erfährt bzw. verursacht. Somit muß bei einer technisch sinnvollen Anordnung die Verschattung von Solarelementen berücksichtigt werden.
Dies ist möglich, indem als Anhaltspunkt für eine im Wesentlichen unverschattete Solaranlage für das erste Solarelement ein Winkel (α₃) gewählt wird, dem der Höchststand der Sonne zur Wintersonnenwende entspricht.
Ein weiteres wesentliches Element der erfindungsgemäßen Solaranlage ist die Verbesserung des Transmissionsgrades von Sonnenstrahlen. Es ist aus der Solarglastechnik bekannt, dass Einfallswinkel zwischen 90–45° sehr gut in Glas transmittieren können. Bei Einfallswinkeln unter 45° nimmt diese Eigenschaft zunehmend ab.
Sind zwei Spiegelflächen im rechten Winkel (90°) miteinander verbunden, dann würde ein Lichtstrahl, der mit einem Einfallswinkel von 45° auf der ersten Spiegelfläche auftritt, unter dem gleichen Winkel reflektiert und auf der zweiten Spiegelfläche ebenfalls unter 45° eintreffen und wieder reflektiert. Hieraus wird ersichtlich, dass durch den Spiegelvorgang keine Verbesserung im Einfallswinkel der Lichtstrahlen erzeugt wird. Sind die beiden Spiegelflächen jedoch in einem Winkel von 89° verbunden, dann bleibt das Spiegelverhalten auf der ersten Spiegelfläche zwar gleich. Auf der zweiten Spiegelfläche trifft der Lichtstrahl unter einem verbesserten Winkel von 46° auf.
Das bedeutet, dass es von Vorteil ist, den Verbindungswinkel zwischen dem ersten und dem zweiten Solarelement möglichst klein zu wählen.
Es gibt 2 Größen, die wesentlich auf die Qualität einer Solaranlage Einfluss haben: Das sind die Umweltbedingungen in der Form des tatsächlich zur Verfügung gestellten Strahlenspektrums bei gegebener Atmosphäre am Aufstellungsort der Solaranlage sowie der gesamte Aufwand zur Herstellung einer Solaranlage, als Systemkosten bezeichnet.
Das Strahlenspektrum ist fixiert durch die Strahlleistung der Sonne und der Atmosphäre und kann durch die Solaranlage nicht aktiv beeinflusst werden. Somit ist die Aufgabenstellung einerseits, die Absorption eines breitestmöglichen Strahlenspektrums durch die erfindungsgemäße Solaranlage zu ermöglichen, indem Strahlungsverluste minimiert werden. Dies wird im Wesentlichen dadurch erreicht, dass der Einfallswinkel der Strahlen auf den erfindungsgemäß angeordneten Solarelementen immer ausreichend steil ist.
Die Systemkosten der Solaranlage werden maßgeblich durch die Beschaffenheit der Bauteile gesteuert, denn diese bestimmen den Materialeinsatz und den Montageaufwand. Die gattungsgemäße Erfindung nimmt z. B. durch eine kompakte Bauform und der Möglichkeit eines hohen Vorfertigungsgrades der Solaranlage positiv Einfluss auf Material und Montage.
Das Sonnenlicht kann als direkte und indirekte (diffuse) Strahlung auf die Erde treffen.
An einem klaren Sonnentag ohne Staub in der Luft geht der Anteil der direkten Strahlung gegen 100%, bei einem dicht bewölkten Tag geht jedoch der diffuse Anteil gegen 100%. In Deutschland zum Beispiel liegt über das Jahr gesehen der Anteil direkt/indirekt bei 40/60%.
Das erste Solarelement ist der Sonnenhauptrichtung abgewandt. Es ist dadurch besonders geeignet, direkte Strahlung aus einem steilen Einfallswinkel bei hohem Sonnenstand zu absorbieren, wie das mittags im Allgemeinen und im Sommer im Besonderen der Fall ist.
Im Sommer verschiebt sich der Ort am Horizont, an dem die Sonne auf und unter geht umso stärker in die Sonnengegenrichtung, wie sich die geografische Lage den Polen der Erde nähert. Zu diesen Jahres- und Tageszeiten ist das erste Solarelement besonders geeignet, direkte Sonnenstrahlung aus der Sonnengegenrichtung aufzunehmen. Das erste Solarelement ist erfindungsgemäß mit Winkel (α₃) nur schwach geneigt und ist damit gut für die Aufnahme von diffuser Strahlung geeignet. Je größer der Winkel (α₃) des ersten Solarelementes ist, desto weniger Fläche beansprucht dieses in der Projektion auf die Horizontalebene und desto kompakter ist somit die Bauform. Je größer der Winkel (α₃) des ersten Solarelementes, desto transmissionsfähiger wird es für alle Strahlen, die von der Sonnenhauptrichtung abgewandten Richtung kommen.
Wird der Winkel (α₃) des ersten Solarelementes verringert, wird das Element transmissionsfähiger für alle Strahlen, die flach aus der Sonnenhauptrichtung her einfallen. Gleichzeitig geht die kompakte Bauform verloren, da die beanspruchte Fläche auf der zugrundeliegenden Horizontalebene zunimmt. Es ist festzustellen, dass im erfindungsgemäßen Winkelbereich (α₃) des ersten Solarelementes die Erhöhung der Kompaktheit durch die Vergrößerung vom Winkel (α₃) einen positiveren Effekt hat als der gleichzeitige Verlust der direkten Strahlung aus der Sonnenhauptrichtung.
Ist der Winkel (α₃) groß, dann kommt es bei der erfindungsgemäßen Anordnung zu einer Eigenverschattung. Je grösser der Winkel (α₃), desto wesentlicher wird die Verschattung. Ist der Winkel (α₃) klein, findet keine Eigenverschattung statt.
Wird der Winkel (α₃) des ersten Solarelementes in seiner Größe im Wesentlichen so gewählt, dass bezogen auf den Bauort der Solaranlage es dem Höchststand der Sonne zur Wintersonnenwende entspricht, dann kann der positive Einfluss der Kompaktheit und der negative Einfluß der Verschattung als ausgewogen bezeichnet werden.
Das zweite Solarelement ist der Sonnenhauptrichtung zugewandt und ist für die Aufnahme der direkten Sonnenstrahlung aus der Sonnenhauptrichtung besonders geeignet. Je flacher bezogen auf die Horizontalebene die direkte Sonnenstrahlung auf dem zweiten Solarelement einfällt, desto steiler ist der Einfallswinkel und desto transmissionsfähiger sind die Strahlen. Besonders im energiearmen Winter fallen die Sonnenstrahlen flach ein. Wird der Winkel (α₂) kleiner als 90°, dann steigt der Anteil der transmissionsfähigen diffusen Strahlen langsam an und ebenso die direkten Strahlen aus Sonnenhochständen.
Bei einem Winkel (α₂) von 90° des zweiten Solarelementes ist der Flächenbedarf in der Horizontalen gleich Null. Wird Winkel (α₂) verkleinert, dann ist je Gradabnahme des Winkels die relative Zunahme in der horizontalen Fläche groß. Diese Flächenzunahme in der Horizontalen schwächt sich ab, je kleiner der Winkel (α₂) ist.
Bei der Veränderung von 90° auf 89° ist die Flächenzunahme in der Horizontalen am größten; bei der Änderung von 1° auf 0° am geringsten. Gleichzeitig ist die Höhenabnahme des zweiten Solarelementes in einem Winkelbereich (α₂) zwischen 60–90° gering. Das ist für die gewünschte Eigenschaft der Energiedichte von Vorteil, denn die mögliche Auffaltung der solaren Fläche über einer Horizontalebene ist groß.
Optimal hinsichtlich des Flächenverbrauches in der Horizontalen ist der Winkel (α₂) von 90°. Gute Ergebnisse werden aber auch in einem Winkelbereich zwischen 55–105° erzielt.
Eine Eigenverschattung des zweiten Solarelementes kann im Sommer auftreten, wenn die Sonne in der Sonnennebenrichtung auf- bzw. untergeht. Ein Ertragsverlust durch Eigenverschattung kann abgemildert werden, indem der Winkel (α₂) verkleinert wird.
Werden das erste und das zweite Solarelement miteinander an deren unteren Kante verbunden, wird ein Solarelementepaar gebildet. Werden weitere Solarelemente angefügt, kann eine Fläche nahtlos und flächendeckend bebaut werden. Im Sinne der Energiedichte stellt die erfindungsgemäße Verbindung von einem ersten und einem zweiten Solarelement ein Maximum dar.
Eine wichtige Rolle bei der Anordnung der Solarelemente spielt der Verbindungswinkel (α₁). Die Größe des Winkels (α₁) hat Einfluss auf die Energiedichte und die Kompaktheit der Solaranlage, das Reflexionsverhalten der Solarelemente aufeinander sowie der gegenseitigen Verschattung der Solarelemente.
Ist Winkel (α₁) < 90°, dann werden vom einem Solarelement auf das andere Solarelement reflektierte Strahlen so gebrochen, dass der Einfallswinkel (γ) auf der zweiten Solarelementfläche steiler wird. Je kleiner Winkel (α₁), desto steiler der Einfallswinkel auf der Solarelementefläche nach der ersten Reflektion und desto größer wird der Anteil der transmittierten Strahlen. Ist der Winkel (α₁) gleich 0, findet kein Lichteinfall und keine Reflektion statt. Ist der Winkel (α₁) gleich 45°, kann der Einfallswinkel von Strahlen aus der Sonnengegenrichtung maximal bei 45° liegen.
Aus der Solarglastechnik ist bekannt, dass die Transmissionsgrade von Strahlung bis 45° sehr gut sind. Somit stellt eine Aufstellung des Solarelementpaares unter einem Winkel (α₁) gleich 45° eine Strahlenfalle dar, weil Strahlung entweder sofort transmittiert oder in den Winkel zwischen den Solarelementen geleitet wird. Ein kleiner Winkel (α₁) zieht eine starke gegenseitige Verschattung der Solarelemente nach sich. Der Ertrag und die Energiedichte der Solaranlage sinken. Bei Winkel (α₁) gleich 0° ist der Ertrag gleich Null. Wird das zweite Solarelement mit Winkel (α₂) aufgestellt und ist Winkel (α₁) gleich 90°, dann findet keine Verschattung vom ersten Solarelement auf das zweite Solarelement statt. Gleichwohl wird es eine Verschattung vom zweiten Solarelement auf das erste Solarelement geben, wenn die Sonne jenseits der Sonnennebenrichtungen, Osten und Westen, steht; also in Richtung der Sonnengegenrichtung. Die Wahl des Winkels (α₁) ist abhängig vom geografischen Standort, den Gegebenheiten des Aufstellungsortes sowie von der wirtschaftlichen Erwartung der Solaranlage. Marktübliche Systeme nutzen diese Spiegeleffekte nicht. Treten Spiegelerträge auf, können diese zu dem Energieertrag des Gesamtsystems addiert werden. Die Energiedichte des Systems steigt.
Die solaren Teilsegmente können sich nach den Sonnennebenrichtungen orientieren.
In den Sonnennebenrichtungen sind Einfallswinkel von Sonnenstrahlen kleiner als 45° bezogen auf den Horizont möglich. Dann fallen Sonnenstrahlen in einem flachen Einfallswinkel auf der Solaranlage ein. Trotz Reflektion wird aber nicht immer eine verbesserte Transmission auf der nächsten lichtempfindlichen Seite eines Solarelementes erreicht. Um die Transmission von Strahlen aus der Sonnennebenrichtung zu verbessern, können solare Teilsegmente aus der Orientierung zur Sonne der Solarelemente derart herausbewegt werden, dass ihre Fläche in einem steileren Winkel (δ) zur Sonnennebenrichtung steht als das zugehörige Solarelement. Dies führt dazu, dass der Einfallswinkel von Strahlen aus der Sonnennebenrichtung steiler wird. Somit wird auch der Ausfallswinkel steiler und die Transmissionsfähigkeit auf der nächsten lichtempfindlichen Seite eines Solarelementes steigt. Dieser Effekt wird verstärkt, wenn die nächste lichtempfindliche Seite eines Solarelementes auf den die reflektierte Strahlung trifft ebenfalls ein solares Teilsegment besitzt, welches in ähnlicher Weise zur Sonnennebenrichtung orientiert ist. Aus Gründen der Eigen- und Fremdverschattung von lichtempfindlichen Seiten von Solarelementen sollte der Winkel (δ) nicht größer als 30° sein.
Die solare Mikrostruktur ist eine weitere Möglichkeit, um den Anteil von transmissionsfähiger Strahlung aus der Sonnennebenrichtung zu erhöhen. Dabei orientieren sich die mikrostrukturellen Glasflächen in Richtung der Sonnennebenrichtung. Die Dimension der Mikrostruktur bewegt sich im mm-Bereich.
Das Material ist lichtdurchlässiges Solarglas, welches aus Glas oder Kunststoff bestehen kann. Eine Eigen- oder Fremdverschattung findet nicht statt. Der Winkel (δ) kann deswegen auch größer sein als der bei einem solaren Teilsegment. Das Prinzip der verbesserten Transmissionsfähigkeit von Strahlung bei der solaren Mikrostruktur entspricht dem des solaren Teilsegmentes.
Herkömmliche, fest installierte Solaranlagen von z. B. 30° Modulneigung, sind bereits durch Ihre Ausrichtung nicht in der Lage, die modulabgewandte Strahlung zu absorbieren. Aus der Solarglastechnik ist bekannt, dass die Absorptionsrate von Strahlen bei Einfallswinkel unter 30° exponentiell abnehmen. Das heißt, dass für eine 30° fest aufgestellte Solaranlage bis zu einen Drittel der Gesamtstrahlung nicht oder nur teilweise absorbierbar ist. Dabei wird von einer Vorstellung ausgegangen, dass die Strahlung aus jeder Richtung und jedem Einfallswinkel einstrahlen kann. Die hier vorgestellte erfindungsgemäße Entwicklung ist jedoch für jede Strahlungsrichtung ausgelegt.
Ein weiterer vorteilhafter und energiesteigernder Effekt kann erzeugt werden, indem die Anlagerung von Abdeckungen wie z. B. Schmutz, Staub und Schnee auf der Anlage eingeschränkt wird. Dies wird erreicht, indem Teile der Absorptionsfläche steil oder sogar senkrecht zur Horizontalfläche angeordnet werden. Eine unbedeckte, saubere Glasoberfläche wirkt sich sehr ertragssteigernd auf den solarthermischen Energiegewinn aus. Dies gilt noch viel mehr für die Photovoltaik: Dort werden photovoltaischen Elemente (Module) in Reihe geschaltet, die alle die gleiche Spannungskennzahl aufweisen. Sinkt nun durch z. B. Verschmutzung oder Schnee die Einstrahlungsleistung, sinkt die Spannung an der Stelle im Modul. Alle mit diesem Modul in einem Strang verbundenen Module haben nun die gleiche geringe Spannung gemeinsam. Die Leistung sinkt. Besonders in der an Sonnenenergie armen Jahreszeit des Winters ist das ein großer Nachteil. Schneefreiheit auf den Modulen ist dann von großem Vorteil.
Solarthermie reagiert im Allgemeinen weniger sensibel als Photovoltaik auf Verschattung. Werden Teile eines solarthermischen Elementes verschattet, hat dies auf die angrenzenden oder technisch verbundenen unbeschatteten Teile hinsichtlich der Leistung kaum negative Konsequenzen.
Es wird daher vorgeschlagen, photovoltaische und solarthermische Elemente miteinander in einer Anlage zu kombinieren. Dabei wird der Einbauort des Solarelementes gemäß der Vorzüge der Technik gewählt. Photovoltaik reagiert auch gut auf schwaches, diffuses Licht. Es kann daher auf der flacheren der Sonne abgewandten Seite als erstes Solarelement zum Einsatz kommen. Solarthermie wird vor allem im Winter gebraucht. Eine steile Aufstellung des zweiten Solarelementes zur Hauptsonnenrichtung für die flach einfallenden winterlichen Strahlen ist sinnvoll.
Eine weitere bevorzugte Anordnung der Elemente kann die Mischung unterschiedlicher Absorptionstechniken innerhalb der gleichen zur Sonne orientierten Fläche sein. Dabei kann auf der steilen, sonnenzugewandten Fläche z. B. das untere Segment solarthermisch sein, das obere photovoltaisch. Auch auf sonnenabgewandten Seite ist eine Mischung der solaren Techniken möglich.
Der Winter ist aufgrund der niedrigen Sonnenstand die an Sonnenenergie ärmste Zeit des Jahres. Energie ist in dieser Zeit besonders wertvoll. Eine hohe Energieausbeute des solaren Strahlungsangebotes ist daher wünschenswert.
Mit welchem Wirkungsgrad aber letztendlich die regenerative Energie vom Verbraucher genutzt wird, hängt davon ab, wie unmittelbar die Nutzung geschieht oder mit welchen Verlusten die Energie zwischengespeichert werden muß.
Desweiteren ist entscheidend, ob die gespeicherte Energie vor der Nutzung noch in eine andere Energieform gewandelt werden muß.
Die beiden solaren Techniken Thermie und Photovoltaik stellen jeweils Nutzenergie in verschiedenen Formen zur Verfügung und diese in einer Anlage zu verbinden ist technisch sinnvoll. Im kälteren Winter steigt der Bedarf an Wärmeenergie stark an.
Ein photovoltaischer Teil der Solaranlage kann nicht nur durch seinen reflexiven Einfluß den Wärmeenergiegewinn erhöhen, sondern auch in einer Situation, wo der elektrische Strom nicht direkt genutzt werden kann, in den Wärmeenergiespeicher des thermischen Teils der Anlage einspeisen. Die hohe Flexibilität von elektrischer Energie wird auf diese Art zweckmäßig genutzt.
Die erfindungsgemäße Entwicklung kann in der ertragsärmeren Winterzeit vergleichbar längere und höhere Stromproduktionszeiten generieren. Beides hat Bedeutung für eine größere Übereinstimmung von Ertrags- und Lastkurven von Verbrauchern. Das hat den Vorteil, dass mehr regenerative Energie direkt und ohne Speicherverluste genutzt werden kann.
Die ertragsmindernde Wirkung von Eigen- oder Fremdverschattungen kann bei photovoltaischen Solarelementen verringert werden, indem jene Solarelemente, die zur gleichen Zeit die gleiche Verschattung bzw. Strahlungsminderung erfahren, in Modulsträngen zusammen gefasst werden. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung können Schatten zeitweise auf dem ersten Solarelement wie auf dem zweiten Solarelement parallel zum Horizont verlaufen. Daher hat es Vorteile, wenn die Solarelemente von beiden vorgeschlagenen Ausrichtungen in mehreren Reihen übereinander angeordnet werden. Die Verschaltung der Solarelemente erfolgt möglichst ausschließlich in horizontalen Reihen miteinander. Der gleiche Effekt wird erzielt, wenn modulintern die photovoltaischen Zellen nur reihenweise verschaltet werden. Die Montage von photovolatischen Solarelemente in der erfindungsgemäßen Solaranlage erfolgt dann derart, dass die in Reihen verschalteten Modulzellen möglichst parallel zum Horizont verlaufen.
Der erfinderische Aufbau der Solaranlage ermöglicht Einsparungen in der elektronischen Ausstattung einer Solaranlage. Die Leistung des photovoltaischen Teils der erfindungsgemäßen Solaranlage bezogen auf eine Einheit (kWh/kWp ist niedriger als z. B. bei einer reinen 30° Süd Fläche. Das hat zur Folge, dass sämtliche elektrischen Teile nur auf die tatsächliche elektrische Leistungsfähigkeit ausgelegt werden müssen.
Deswegen kann auch der Wechselrichter von seiner Leistung unterdimensioniert werden als üblich. Hierdurch werden Kostenreduktionen nicht nur für den Wechselrichter erreicht. Dies gilt für alle elektronischen Teile der Solaranlage von der Modulverkabelung bis zur Einspeisung wie Kabel, Trafo, Mittelspannungs-Station etc.
Hinsichtlich des konstruktiven Aufbaus der erfindungsgemäßen Solaranlage entstehen aufgrund der Anordnung vorteilhafte Bedingungen. Die vorgestellte Anordnung kann als Endlosfolge aufgestellt werden, denn sie braucht auf Verschattungsabstände keine Rücksicht zu nehmen. Betrachtet man den Aufbau der Erfindung im Querschnitt, stellt man fest, dass die Anordnung wie ein Fachwerkträger mit Untergurt und Fachwerkstrebe aufgebaut ist, bei dem nur der obere Gurt fehlt.
Die beiden Solarelementflächen schließen ein Dreieck ein. Dieser Aufbau ist sehr stabil. Bei Winddruck wirkt der „Fachwerkstab” wie eine Torsionsverstrebung, die eine Parallelverschiebung der Konstruktion in Richtung des Winddruckes oder Windsoges verhindert.
Für die Konstruktion bedeutet dies, dass sie aufgrund günstiger Kraftverläufe sehr materialsparend ausgeführt werden kann. Das ist ressourcenschonender und preisgünstiger als bei bekannten Solaranlagen.
Die Solarelementeanordnung für die erfindungsgemäße Entwicklung ist ein geschlossener Aufbau: Windkräfte können nicht unter die Module fassen und diese zum Kippen bringen. Das heißt, dass dieses System als z. B. Auflastsystem einer Flachdachanlage mit weit weniger oder keinem Ballast auskommt als Systeme mit einer offenen Modulseite.
Andererseits hat die erfindungsgemäße Lösung im Vergleich zu anderen, mit Windleitblechen geschlossenen Solaranlagen, ein höheres spezifisches Gewicht/Fläche, weil an Stelle eines leichten Windleitbleches schwere Solarelemente verbaut werden können. Dies kann dazu führen, dass abhebende Kräfte geringer sind als das Eigengewicht der Anlage. Das kann ein Ballastieren überflüssig machen und zudem entlastet es die Dachkonstruktion.
Wird die Solaranlage beispielsweise auf Dächern installiert, die sich der Sonnenhauptrichtung zuwenden, dann würde die erfindungsgemäße Anordnung der Solarelemente den Effekt erzeugen, dass kein Schnee vom Dach abrutschen kann und z. B. Menschen gefährden könnte. Dies kommt daher, weil das Gefälle des ersten Solarelementes dem Dachgefälle zur Dachkante entgegengesetzt ist.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann z. B. auf Hallengröße skaliert werden. Dabei kommt der Vorteil zum Tragen, dass die zur Hauptsonnenrichtung gewandte Seite im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet werden kann und zugleich als Fachwerkträger in der Lage ist, große Spannweiten zu überbrücken. Diese Dachform ist mit der senkrechten sonnenabgewandten Fläche als Sheddach bekannt. Die erfindungsgemäße Anordnung ist hingegen um 180° gedreht und deswegen in technisch sinnvoller Weise vollständig mit Solarelementen bestückbar.
Die Flächen der erfindungsgemäßen Solaranlage können bei Einsatz auf einem Dach beispielsweise mit semitransparenten Photovoltaikmodulen bestückt werden.
Auf diese Weise gelangt Tageslicht auf einfache Weise in das Gebäude und reduziert den Bedarf an elektrischer Beleuchtung.
Wird die erfindungsgemäße Solaranlage z. B. an einer Fassade installiert, dann müssen die Solarelemente auch anderen Funktionen folgen können wie das beispielsweise bei einer Lüftung oder Fenster der Fall ist. So können einzelne oder mehrere Solarelemente oder Solarsegmente auch beweglich eingebracht sein, um zeitweise anderen Zwecken dienen zu können.
Eine weitere Möglichkeit die Energiedichte zu erhöhen, kann über eine Kühlung der photovoltaischen Solarelemente erfolgen. Photovoltaischen Solarelemente verlieren bekanntermaßen je ansteigenden Grad Celsius ca. 0,4% ihrer Leistung. Ein 100 Wp Modul beispielsweise, welches sich um 30°C erwärmt, hat nur noch 88 W Leistung.
Das zwischen den Elementen entstehende geschlossene Dreieck ist gut geeignet, um ein Wärmetauschsystem aufzunehmen. Dies hat den Vorteil, dass erstens die Leistung der Module steigt) und zweitens Warmwasser erzeugt werden kann. Ein Wärmetauschsystem zwischen den PV-Solarelemente hat den Vorteil, dass im Winter das System schneefrei gehalten werden kann, wenn es statt zur Kühlung zur Erwärmung genutzt wird.
Zwischen den Solarelementen auf der lichtabgewandten Seite entsteht in Verbindung mit der Horizontalfläche eine Dreiecksform. Dieser Raum kann für verschiedene Zwecke genutzt werden.
Bei der Umwandlung von elektro-magnetischer Strahlung in einem photovoltaischen Element entsteht neben elektrischer Energie ebenso thermische Energie.
Üblicherweise wird dies jedoch nicht genutzt.
Der erfindungsgemäße Aufbau eignet sich sehr gut dazu, die thermische Energie aus der Photovoltaik aufzunehmen. Am First treffen die beiden Solarelemente aufeinander und können dort eine geschlossene Spitze bilden, wo die leichtere, von der thermischen Energie aufgewärmte Luft hinströmt. Die erfindungsgemäße Anordnung ist von der Absorptionsfläche her maximiert und daher ist auch die zusätzlich entstehende thermische Energie sehr groß. Die Wärmeenergie kann genutzt werden, wenn z. B. ein Wärmetauschsystem an den Solarelementen oder im First vorgesehen wird. Das Tauschmedium kann die Umgebungsluft sein, ein spezielles Gas oder auch Flüssigkeiten
Eine weitere Möglichkeit, die Energieerträge auf der Horizontalebene zu verdichten, besteht darin, ein weiteres, im Wesentlichen senkrechtes Solarelement, zu einem Solarelementpaar zu ergänzen, so dass eine Dreier-Anordnung der Solarelemente entsteht. Der Vorteil liegt darin, dass weitere Absorptionsfläche geschaffen wird, ohne Fläche auf der Horizontalebene zu verbrauchen. Dies kann z. B. bei geringem verfügbarem Platz für die Solaranlage von besonderem Vorteil sein.
Die Kompaktheit oder Energiedichte, die durch dieses weitere Element geschaffen wird, wirkt sich sehr positiv auf die Systemkosten der Solaranlage aus. So kann das Problem gelöst werden, dass kleine Solaranlagen üblicherweise nicht wirtschaftlich betrieben werden können.
Die Solaranlage wird vorzugsweise als Ganzes der Sonne nachgeführt. Damit erspart man sich die Nachführung aller Solarsegmente einzeln und damit entsprechenden Montageaufwand.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand einer Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im Folgenden genauer erläutert, wobei Bezug genommen wird auf die beigefügte Zeichnung.
1 zeigt die Solaranlage perspektivisch in der Totale in einer ersten Ausführungsform der Erfindung
2 zeigt die Solaranlage schematisch im Schnitt.
3 zeigt ein Solarelementpaar schematisch in der Perspektive von unten.
4 zeigt die Solaranlage schematisch im Schnitt mit Winkelangaben.
5 zeigt perspektivisch die Solaranlage mit solaren Teilsegmenten.
6 zeigt schematisch im Schnitt eine Solarelement-Dreieranordnung.
7 zeigt schematisch im Schnitt das Reflexionsverhalten der Solaranlage in Abhängigkeit zum Einfallswinkel.
8 zeigt eine solare Mikrostruktur schematisch im Schnitt im Detail.
9 eine solare Mikrostruktur schematisch im Schnitt in einem größeren Ausschnitt als in 8.
10 stellt schematisch in der Draufsicht ein erstes und ein zweites Solarelement in der Orientierung zu den Sonnenrichtungen dar.
11 zeigt schematisch den Zusammenhang zwischen den Solarelementen und dem Sonnenstand zur Sommersonnenwende bzw. Wintersonnenwende.
12 zeigt schematisch mögliche Ausführungsformen der Erfindung.
13 zeigt schematisch das Entstehen von diffuser Sonnenstrahlung.
14 zeigt schematisch verschiedene Stellungen der Solarelemente in Bezug auf einen Winkel sowie Sinus- und Cosinuswerte.
15 zeigt perspektivisch schematisch die Solaranlage auf einer Dachschräge mit der Sonnenhauptrichtung um 90° gedreht zum Dachgefälle.
16 zeigt perspektivisch schematisch die Solaranlage auf einer Dachschräge, wobei die Sonnenhauptrichtung in Richtung des Dachgefälles liegt.
17 zeigt perspektivisch schematisch die Solaranlage in der Dimension einer Gebäudehalle.
18 zeigt schematisch die Solaranlage mit integriertem Wärmetauschsystem.
19 und 20 zeigen schematisch zwei Orientierungen der erfindungsgemäß angeordneten Solaranlage in Bezug auf die Raumachsen.
Die Zeichnungen sind nicht maßstäblich. Gleiche oder gleich wirkende Elemente sind mit denselben Bezugsziffern in der Zeichnung versehen, soweit nichts anderes gesagt ist. Zu Gunsten der Lesbarkeit ist i. d. R. je Figur ein Zeichenelement nur einmal beziffert.
1 zeigt die Solaranlage 1 mit mehreren parallel verschobenen Solarelementpaaren 6. Ebenso sind schematisch die Solarsegmente 3 bzw. solaren Teilsegmente 8 auf dem ersten Solarelement 4 und zweiten Solarelement 5 zu erkennen. Die Solarelemente 4 und 5 sind mit ihrer gemeinsamen Kante, der Kehle 22 und dem First 23 dargestellt. Der Solaranlage 1 liegt als kleinste Flächeneinheit die Grundfläche eines Solarelementpaares 18 zugrunde. Zu sehen sind auch die Grundfläche einer Solaranlage 19 und die Horizontalebene 24. Allen Flächen 18, 19, 24 liegen hier in der gleichen Ebene. Gut zu erkennen ist die kompakte Bauform, die eine hohe Energiedichte erzeugt sowie die Orientierung der Solaranlage 1 zu der Sonnenhauptrichtung und Sonnengegenrichtung.
In 2 ist in einem detaillierteren Schnitt ein Ausschnitt aus einer Solaranlage 1 mit mehreren Solarsegmenten 3 zu erkennen. Die Kehle 22 ist differenziert in die Unterkante der Solarelemente 15 und jeweils die Oberkanten der Solarelemente 16 in die gemeinsame Linie, dem First 23. Am First und oder Kehle kann auch ein notwendiger Abstand 17 zwischen Solarelementen vorkommen. Es ist zu erkennen, wie die lichtempfindlichen Seiten 10 der Solarelemente 4 und 5 sich mit kleinem Winkel gegenüberliegen. An der linken Kehle schließt ein zweites Solarelement 5 an, welches nicht bis zum First 23 reicht, sondern nur bis zu einer Neigungskante zwischen Solarelementen der gleichen Sonnenorientierung 51. Dort stößt es auf ein weiteres Solarelement 5. Wichtig dabei ist, dass die durchschnittliche Neigung der beiden Solarelemente 5 sich erfindungsgemäß verhält. Es wird ebenso erkenntlich, dass die Solaranlage 1 üblicherweise aus vielen Solarsegmenten 3 besteht.
In 3 werden die einzelnen Winkel, die zwischen den Solarelementen 4 und 5 sowie der Horizontalebene 24 bestehen, benannt. Es wird dargestellt, wo die Grundfläche eines Solarelementpaares 18 sich befindet und wie diese durch die Gerade zwischen First und Kehle 20 begrenzt wird.
In 4 werden die Winkelbenennungen aus 3 in konkrete erfindungsgemäße Winkelbereiche gefasst.
In 5 wird verdeutlicht, wie eine Solaranlage 1 sich mit solaren Teilsegmenten 8 ausgestalten kann. Gestrichelt wird dargestellt, wo die Ebenen von den Solarelementen 2 verlaufen. Die solaren Teilsegmente verlassen die Ebene der Solarelemente 2 und orientieren sich zu den Sonnennebenrichtungen 38. Zur Veranschaulichung sind die solaren Teilsegmente 8 des einen zweiten Solarelementes 5 hervorgehoben.
In 6 ist schematisch die Solarelement-Dreieranordnung 7 dargestellt. Diese vereint zwei zweite Solarelemente 5 und ein erstes Solarelement 4 in einer Solaranlage 1. Dies ist eine sehr kompakte mögliche Bauform. Es ist auch zu erkennen, dass ein Dreieck 21 gebildet wird.
7 zeigt in 2 identischen schematischen Aufbauten der Solaranlage 1 den Strahlenverlauf von flach einfallenden Strahlen 29 und steil einfallenden Strahlen 30. Es wird veranschaulicht, dass die Strahlen entweder direkt zu transmittierten Strahlen 32 werden, oder dass nach einer Reflektion der Einfallswinkel (γ) der Strahlen 33 so günstig wird, dass die reflektierte Strahlen 31 zu einem hohen Anteil zu transmittierten Strahlen 32 werden. Je kleiner der Winkel (α₁), desto größer und besser ist der Einfallswinkel (γ) der Strahlen 33 für die reflektierten Strahlen 31.
In 8 wird die solare Mikrostruktur 9 dargestellt. Diese richtet sich nach den Sonnennebenrichtungen 38. Dabei bestimmt der Winkel (δ) 34 besonders für flach einfallende Strahlen 29, wie hoch der Anteil der transmittierten Strahlen 32 sein wird.
Je größer Winkel (δ) 34, desto flacher einfallende Strahlen können transmittieren. Am Lot 52 wird dargestellt, dass Strahlen beim Übertritt in ein dichteres Medium, dem hoch lichtdurchlässigen Glas 53, zum Lot hingebrochen werden. Das verbessert den Einfallswinkel auf der lichtempfindlichen Seite 10. Je steiler der Winkel der transmittierten Strahlen, desto besser kann die Strahlung von der lichtempfindlichen Seite 10 absorbiert und dann in eine andere Energieform gewandelt werden. Mit der solaren Mikrostruktur soll der Einfallswinkel von transmittierten Strahlen auf der lichtempfindlichen Seite verbessert werden.
In 9 wird in einem größeren Ausschnitt im Schnitt dargestellt, wie sich die solare Mikrostruktur 9 aneinander reiht
10 verdeutlicht in der Draufsicht die Orientierung des ersten und zweiten Solarelementes 4 und 5 in Bezug auf die Sonnenrichtungen. Mit der gestrichelten Linie wird gezeigt, wie groß die Abweichung von der reinen Ausrichtung nach einer Sonnenrichtung sein kann.
11 zeigt schematisch ein Solarelementpaar, dessen erstes und zweites Solarelement 4 bzw. 5 sich nach dem Höchststand der Sonne über dem Horizont zur Sommersonnenwende 25 bzw. zur Wintersonnenwende 26 orientieren. Je größer Winkel (α₃), desto weniger kann direkte Strahlung 36 das erste Solarelement 4 treffen.
12 zeigt schematisch mehrere erfindungsgemäße Varianten der solaren Anordnung aus dem ersten Solarelement 4 und dem zweiten Solarelement 5.
Weitere erfindungsgemäße Varianten, hier nicht gezeigt, sind möglich. Gezeigt wird beispielhaft, wo Neigungskanten zwischen Solarelementen der gleichen Sonnenausrichtung 51 verlaufen können.
13 zeigt schematisch, wie Luftpartikel 28 in der Atmosphäre die direkte Strahlung 36 ablenken und diffuse Strahlung 35 entsteht. Diffuse Strahlung 35 kommt tendenziell aus der Sonnengegenrichtung 39, da die erste Strahlenablenkung aus der Sonnenhauptrichtung 37 die Gegenrichtung erzeugt. Bezogen auf diffuse Strahlung 35 ist ein erstes Solarelement 4, welches günstige Einfallswinkel (γ) der Strahlen 33 aus der Sonnengegenrichtung 39 bevorzugt, anderen Sonnenorientierungen vorzuziehen. Für Luftpartikel 28 gilt die Gesetzmäßigkeit, dass Strahlen mit dem gleichen Ausfallswinkel abgelenkt werden, wie sie einfallen.
14 knüpft den Zusammenhang zwischen den Winkeln (α₂) und (α₃) des zweiten Solarelementes 5 und des ersten Solarelementes 4 und deren Ausdehnung in Länge und Höhe. Dabei entspricht die Ausdehnung in der Länge eines ersten bzw. zweiten Solarelementes 4 bzw. 5 auf der Horizontalebene 24 einem Cosinus-Wert. Die Ausdehnung in der Höhe ist der Sinuswert. Es werden verschiedene Winkelbeispiele für das erste bzw. zweite Solarelement 4 bzw. 5 gezeigt. Das zweite Solarelement 5 hat bei einem Winkel (α₃) von 90° einen Cosinus-Wert von Null. Es beansprucht keinen Raum auf der Horizontalebene 24. Der Sinus-Wert ist gleichzeitig in seinem Maximum von 1. Das bedeutet, dass eine große solare Fläche zur Energiewandlung erzeugt wird, ohne Fläche auf der Horizontalebene 24 zu beanspruchen. Dieser Effekt wird für die erfindungsgemäße Solaranlage genutzt, um eine hohe Energiedichte zu erzeugen. Für ein weiteres Solarelement wird nun die Eigenschaft gebraucht, einen relativ hohen Sinus-Wert zu besitzen, ohne sich dabei stark von der strahlenintensiven Sonnenhauptrichtung 37 abzukehren. Dies ist in einem Bereich eines Winkels (α₃) 13 größer 0° und kleiner 50° der Fall. Besonders günstig ist der Bereich zwischen 15–30°, mit einem Sinus-Wert zwischen 0,26–0,5.
15 zeigt ein Gebäudedach 27 mit einer Solaranlage 1. Die Dachneigung ist um 90° zu der Sonnenhauptrichtung 37 gedreht. Somit ist auch die Grundfläche der Solaranlage 19 in gleicher Neigung wie das Gebäudedach 27 zur Horizontalebene 24 geneigt. Die Neigung des Winkels (δ) 34 des Gebäudedaches 27 ist der gleiche Winkel (δ) 34 zur Ausrichtung von solaren Teilsegmenten und der solaren Mikrostruktur nach den Sonnennebenrichtungen 38. Es tritt der gleiche positive Effekt auf, dass der Einfallswinkel (γ) der Strahlen 33 für flache Strahlen aus der Sonnennebenrichtung 38 verbessert wird.
16 zeigt das gleiche Gebäude wie 15 allerdings mit der Sonnenhauptrichtung 37 um 90° gedreht. Auch hier ist eine Installation einer erfindungsgemäßen Solaranlage 1 möglich und vorteilhaft. Auf der der Sonnenhauptrichtung 37 zugewandte Dachhälfte erfährt das erste Solarelement 4 aufgrund des Dachgefälles eine Stauchung, wobei sich die Fläche des zweiten Solarelementes 5 dehnt. Auf der der Sonnenhauptrichtung 37 abgewandten Dachseite wird das erste Solarelement 4 gedehnt und das zweite Solarelement 5 in seiner Fläche gestaucht.
17 zeigt schematisch ein Hallentragwerk Beispiel 43. Die Anordnung der Dachflächen folgt mit dem ersten Solarelement 4 und dem zweiten Solarelement 5 der erfindungsgemäßen Anordnung. Es wird sichtbar, dass die bauliche Höhe des zweiten Solarelementes 5 gut geeignet ist, um z. B. einen Fachwerkträger aufzunehmen. Ein Fachwerkträger ist in der Lage, weite Hallenstützen mit Fundamentierung 46 zu realisieren. Über den Winkel (α₃) 13 z. B. kann die Höhe des zweiten Solarelementes 5, dem Sinus-Wert, gesteuert werden. Je größer der Sinus-Wert, desto weitere Stützabstände der Hallenstützen mit Fundamentierung 46 sind möglich. Es ist sodann die Neigungskante zwischen Solarelementen gleicher Sonnenorientierung 51 dargestellt und die resultierende Gerade zwischen First und Kehle 20 für die beiden zweiten Solarelemente 5. Die Gerade zwischen First und Kehle 20 für das erste Solarelement 4 über dem Seiltragwerk 45 ist ebenfalls zu erkennen. Die Neigung des Seiltragwerkes 45 wird mit Winkel (α₃) 13 der Geraden zwischen First und Kehle 20 und der Grundfläche eines Solarelementpaares 18 ermittelt.
18 zeigt beispielhaft, wie ein Wärmetauschsystem 40 in eine Solaranlage 1 integriert werden kann. Dazu ist mindestens eine Solarelement-Dreieranordnung 7 notwendig, damit sich ein inneres Dreieck 21 ergeben kann. Die von Solarelementen erzeugte Abwärme erwärmt die Luft und steigt nach oben. Am First 23 kann die erwärmte Luft einem Wärmetauschsystem 40 zugeführt werden. Das Prinzip der Wärmeführung 41 ist auch umkehrbar. Es handelt sich dann um ein Kühlvorgang 42.
Ein integrierter Kühlvorgang 42 hat den Vorteil, dass eine gekühlte Solaranlage 1 eine höhere Leistung erzeugt. Das Ziel, die Energiedichte weiter zu erhöhen, kann so erreicht werden.
19 zeigt die erfindungsgemäße Solaranlage 1 in Verbindung mit einer Horizontalachse senkrecht zu der gemeinsamen Kante für Horizontalantrieb zum Nachführen der Solaranlage 49. Ebenso ist eine Vertikalachse für Vertikalantrieb zum Nachführen der Solaranlage 47 zu sehen. Beide Achsen 47 und 49 verbessern den Einfallswinkel von Strahlen aus der Sonnennebenrichtung 37. Die Horizontalachse senkrecht zu der gemeinsamen Kante für Horizontalantrieb zum Nachführen der Solaranlage 48 hilft, um den Einfallswinkel von Strahlen aus der Sonnenhauptrichtung zu verbessern.
20 zeigt eine Solaranlage um 90° gekippt zur Horizontalebene 50. Dies ist eine sehr platzsparende Anordnung. Eine Vertikalachse für Vertikalantrieb zum Nachführen der Solaranlage 47 unterstützt die Verbesserung des Einfallswinkels von Strahlen aus der Sonnennebenrichtung.
Bezugszeichenliste

1: Solaranlage
2: Solarelement
3: Solarsegment
4: erstes Solarelement
5: zweites Solarelement
6: Solarelementpaar
7: Solarelement-Dreieranordnung
8: Solares Teilsegment
9: Solare Mikrostruktur
10: Lichtempfindliche Seite
11: Winkel (α₁)
12: Winkel (α₂)
13: Winkel (α₃)
14: Winkel (β)
15: Unterkante Solarelement
16: Oberkante Solarelement
17: Notwendiger Abstand
18: Grundfläche eines Solarelementpaares
19: Grundfläche Solaranlage
20: Gerade zwischen First und Kehle
21: Inneres Dreieck
22: gemeinsame untere Kante; Kehle
23: gemeinsame obere Kante; First
24: Horizontalebene
25: Höchststand der Sonne über dem Horizont bei der Sommersonnenwende
26: Höchststand der Sonne über dem Horizont bei der Wintersonnenwende
27: Gebäudedach
28: Luftpartikel
29: Flach einfallende Strahlen
30: Steil einfallende Strahlen
31: Reflektierte Strahlen
32: Transmittierte Strahlen
33: Einfallswinkel (γ) der Strahlen
34: Winkel (δ)
35: Diffuse Strahlung
36: Direkte Strahlung
37: Sonnenhauptrichtung
38: Sonnennebenrichtung
39: Sonnengegenrichtung
40: Wärmetauschsystem
41: Wärmeführung
42: Kühlvorgang
43: Hallentragwerk Beispiel
44: Ebene der sonnenabgewandten Fläche
45: sonnenabgewandte Fläche als Seiltragwerk
46: Hallenstützen mit Fundamentierung
47: Vertikalachse für Vertikalantrieb zum Nachführen der Solaranlage
48: Horizontalachse parallel zu der gemeinsamen Kante für Horizontalantrieb zum Nachführen der Solaranlage
49: Horizontalachse senkrecht zu der gemeinsamen Kante für Horizontalantrieb zum Nachführen der Solaranlage
50: Solaranlage um 90° gekippt zur Horizontalen
51: Neigungskante zwischen Solarelementen der gleichen Sonnenorientierung
52: Lot
53: Hoch lichtdurchlässiges Glas

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007014244 A1 [0002]
DE 102009051766 B3 [0003]
DE 102009042092 A1 [0003]

Claims

Solaranlage (1) mit wenigstens einem Solarelementpaar (6) umfassend wenigstens zwei Solarelemente (2) mit jeweils einer lichtempfindlichen Seite (10) zum Wandeln von Lichtenergie in elektrische oder thermische Energie, wobei die wenigstens zwei Solarelemente (2) jeweils aus wenigstens einem Solarsegment (3) oder und wenigstens einem solaren Teilsegment (8) bestehen und derart angeordnet sind, dass sie eine gemeinsame Kehle (22) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erstes Solarelement (4) des wenigstens einen Solarelementpaares (6) mit seiner lichtempfindlichen Seite (10) der Sonnenhauptrichtung (37) abgewandt ist sowie mit wenigstem einem zweiten Solarelement (5) an der gemeinsamen Kehle (22) derart verbunden ist, dass Ihre gegenüberliegenden lichtempfindlichen Seiten (10) einen Winkel (α₁) (11) kleiner 90° beschreiben und wobei das erste Solarelement (4) einen Winkel (α₃) (13) einnimmt, der größer 0° und kleiner 50° ist.
Solaranlage nach Anspruch 1, bei der mehrere Solarelementpaare (6) parallel zueinander angeordnet sind.
Solaranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei einem Solarelementpaar (6) ein weiteres zweites Solarelement (5) am First in einem Winkel β (14) angefügt wird, der kleiner 90° ist, so dass eine Solarelement-Dreieranordnung (7) entsteht.
Solaranlage, bei der die Grundfläche eines Solarelementpaares (18) einen vorgegebenen Winkel, der im Wesentlichen kleiner als 90° ist, mit der Horizontalebene (24) einschließt.
Solaranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Grundfläche einer Solaranlage (19) einen vorgegebenen Winkel, der im Wesentlichen kleiner als 90° ist, mit der Horizontalebene (24) einschließt.
Solaranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Solarsegmente (3) mit einer solaren Mikrostruktur (9) ausgestattet sind.
Solaranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der wenigstens ein Solarsegment (3) oder und wenigstens ein solares Teilsegment temporär sich nicht an seinem üblichen Einbringungsort in der Solaranlage (1) befinden.
Solaranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Grundfläche der Solaranlage (19) im Wesentlichen um 90° zu der Horizontalebene (24) gekippt ist.
Solaranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der ein Vertikalantrieb zum Nachführen der Solaranlage (1) nach der Sonne um eine Vertikalachse (47) vorgesehen ist.
Solaranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der ein Horizontalantrieb zum Nachführen der Solaranlage (1) um eine Horizontalachse (48) parallel zu der gemeinsamen Kehle (22) vorgesehen ist.
Solaranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der ein Horizontalantrieb zum Nachführen der Solaranlage (1) um eine Horizontalachse (49) senkrecht zu der gemeinsamen Kehle (22) vorgesehen ist.
Solaranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Solarelemente (2) durch ein Wärmeaustauschsystem 40 gekühlt werden, das im Dreieck (21) angeordnet ist.
Solaranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die lichtempfindliche Seite (10) des wenigstens einem Solarelements (2) eine Antireflexbeschichtung aufweist.
Solaranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der wenigstens ein Solarelement (2) einen Absorptionskoeffizienten von im wesentlichen 0 aufweist.