DE102018009474A1

DE102018009474A1 - Photovoltaische Einrichtung, mit einer Mehrzahl von photovoltaischen Elementen

Info

Publication number: DE102018009474A1
Application number: DE102018009474.0A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-12-03
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2020-06-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine photovoltaische Einrichtung mit einer Mehrzahl von photovoltaischen Elementen, die über ihre Oberfläche Licht auf photovoltaisch aktives Material leitet, gemäß Oberbegriff der Ansprüche 1 und 11. Um hierbei zu erreichen, dass die auf der Außenoberfläche angeordnete photovoltaische Elemente nicht nur strömungstechnisch reibungsarm sowohl gegenüber Luft- als auch Wasserströmungen, sondern auch mechanisch geschützt platziert sind, und sich zudem optimale Einstrahlungswirkungsgrade ergeben, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die besagte Oberfläche mit einer auflaminierten weiteren Oberfläche versehen ist, die aus einem für die photovoltaischen Elemente relevanten Lichtwellenlängen zumindest weitestgehend transparenten Werkstoff besteht, und unter derselben die photovoltaischen Elemente durchgängig und geschützt platziert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine photovoltaische Einrichtung mit einer Mehrzahl von photovoltaischen Elementen, die über ihre Oberfläche Licht auf photovoltaisch aktives Material leitet, sowie Wasser- oder Luftfahrzeug mit besagter photovoltaischer Einrichtung gemäß Oberbegriff der Ansprüche 1 und 11.
Aus dem CN 205615694 Gebrauchmuster ist bekannt, dass an Elementen der Außenflächen eines Bootes, also auch dem Segel, photovoltaische Elemente angeordnet sind, und das das Boot entsprechend mit einem Elektroantrieb versehen sein kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine photovoltaische Einrichtung, sowie ein Wasser- oder Luftfahrzeug mit besagter photovoltaischer Einrichtung dahingehend weiterzuentwickeln, dass für den Einsatz insbesondere in Wasser- und Luftfahrzeugen auf der Außenoberfläche angeordnete photovoltaische Elemente nicht nur strömungstechnisch reibungsarm sowohl gegenüber Luftals auch Wasserströmungen, Witterungseinflüssen, sondern auch mechanisch geschützt platziert sind, und sich zudem optimale Einstrahlungswirkungsgrade ergeben.
Die gestellte Aufgabe ist bei einer photovoltaischen Einrichtung der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Weitere diesbezügliche vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Im Hinblick auf ein Luft- oder Wasserfahrzeug ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 11 gelöst.
Kern der Erfindung in Bezug auf die photovoltaische Einrichtung ist, dass die besagte Oberfläche mit einer auflaminierten weiteren Oberfläche versehen , d.h. verbunden ist, die aus einem für die photovoltaischen Elemente relevanten Lichtwellenlängen zumindest weitestgehend transparenten Werkstoff besteht, und unter derselben die photovoltaischen Elemente durchgängig und geschützt platziert sind. Damit entsteht eine robuste, und zugleich leicht zu reinigende Oberfläche auf den photovoltaischen Elementen, was zu einem stets hohen Wirkungsgrad bei der Einkopplung der Globalstrahlung führt. Die photovoltaischen Elemente sind geschützt und die Laminierung ist so aufgebracht, dass sich dennoch eine optimale Ausnutzung des Lichtes ergibt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die auflaminierte Oberfläche durchgängig über zumindest einen oder mehrere photovoltaische Elemente platziert ist. Somit entstehen größere, kantenfreie glatte Oberflächen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die besagte Oberfläche die Außenfläche eines Wasser-, oder Land-, oder Luftfahrzeuges ist, auf welcher photovoltaische Elemente aufgebracht sind, die elektrisch mit einer bordeigenen Einrichtung zur Energiespeicherung versehen sind. Hierbei ist dies besonders vorteilhaft anzuwenden, weil gerade bei Fahrzeugen eine leiche Reinigung der Oberflächen von photovoltaischen Elemente für einen maximalen Wirkungsgrad essentiell ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die photovoltaischen Elemente in sichtbaren Wellenlängenteilbereichen transparent, also durchlässig sind, und dass diese somit auch über Fenster oder Fensterzonen hinweg aufgebacht sind. Auf diese Weise können sogar Fenster mit photovoltaischen Elementen versehen werden ohne diese wesentlich abzudunkeln weil nur die UV Wellenlängen von den photovoltaischen Elementen absorbiert werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die photovoltaische Einrichtung samt besagter auflaminierter Oberfläche oberhalb der Freibordmarke eines Rumpfes eines Wasserfahrzeuges platziert ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Seitenflächen des Schiffsrumpfes zumindest teilweise geneigt ausgestaltet sind, und dass die photovoltaische Einrichtung samt besagter auflaminierter Oberfläche oberhalb der Freibordmarke auch auf zumindest den besagten geneigten Seitflächen angeordnet ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die photovoltaische Elementen enthaltende Photovoltaikeinrichtung mit einem Laminat bestehend aus dem Werkstoff namens ELESGO^® versehen ist.
Es sind natürlich auch andere Materialien möglich. Elesgo ist deshalb so vorteilhaft weil es die Glaseigenschaften mit einer hoch biegsamen Eigenschaft verbindet, was diese Laminierung besonders robust aber auch einfach verarbeitbar macht.
Elesgo ist bekannt, als „Glas von der Rolle.“ Es wird in einem Durchlaufverfahren mit dem Abscannen eines Elektronstrahls gehärtet und zugleich biegbar gemacht.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die zu laminierende Oberfläche flach oder gewölbt, aber ansonsten kantenfrei ist.
Wir oben bereits erwähnt ist das besagte Material biegbar, solange die Oberflächen auf die es auflaminiert wird keine scharfen Kanten enthält.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die photovoltaische Einrichtung unter den mit photovolatischen Elementen versehenen und laminierten Schichten mit flachbauenden integrierten flächigen Akkumulatoren zur Speicherung der elektrischen Energie versehen ist. Da dies aufgrund kleinnbauender Akkumulatoren möglich ist, lässt sich dies vorteilhaft in die Erifndung mit einbinden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass lichtdurchlässige Laminat an der Außenoberfläche aufgerauht ist. Auf diese Weise wird eine Reflexion unter bestimmten Winkeln vermieden, die ein Eindringen des Lichtes in die photovoltaischen Elemente selbst verhindern würde.
Stattdessen wird hier eine diffuse Streuung erzeugt, bei der das auftreffende Licht direkt auf die photovoltaischen Elemente fällt.
Im Hinblick auf ein Luft- oder Wasserfahrzeug ist der Kern der Erfindung, dass das Wasserfahrzeug mit Mitteln zur Erfassung eines photoelektrischen Wirkungsgrades in Abhängigkeit von Fahrtrichtung und Sonnenstand versehen ist, derart, dass in Bezug auf die navigierte Fahrtrichtung unter Berücksichtigung der am Wasserfahrzeug entstehende Reibung oder Strömung im Wasser, das Wasserfahrzeug entlang der navigierten Fahrtrichtung automatisch soweit in Driftung mit einem Driftwinkel (α) zur optimalen navigationsbezogenen Fahrtrichtung, zur Erzielung eines höheren photoelektrischen Wirkungsgrades gesteuert wird, so dass der Driftwinkel (α) so eingestellt wird, dass die mit Driftung praktisch erzielte aktuelle zusätzliche photoelektrische Leistung größer ist, als die durch die Driftung zusätzlich erzeugte aktuelle Reibungsverlustenergie.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und nachfolgend näher erläutert.
Es zeigt:

1: Anwendung der Bedeckung einer Bootsoberfläche
2: Einlass der PV-Elemente in die Außenwandung
3: Driftsteuerung

1 zeigt die möglichen Oberflächen, an oder in welche die efindungsgemäße Platzierung der photovoltaischen Elemente (PV-Elemente) 3 vornehmbar sind, bspw an oder in der Außenhaut eines Bootes 1.
Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, dass diese Außenoberflächen nicht mehr komplett eben sein müssen, zur Aufnahme von PV-Elementen, sondern geschwungene 3-dimensionale Oberflächen sein können. Die dabei verwendeten PV Elemente selbst passen sich an diesen geschwungenen Verlauf an.
Was aber noch von erheblicher Bedeutung ist, ist dass erfindungsgemäß diese geschwungenen unebenen Oberflächen auch mit Laminat bedeckt sein können, das ebenfalls diese geschwungene Formgebung erlaubt.
Weiterhin zeigt 1, dass im Fensterbereich 2 des Bootes, die Verwendung durchsichtiger PV-Elemente 3 erlaubt, dass die PV-Elemente 3 über die Fensterflächen hinweg aufgelegt werden können. Ebenso sodann die Laminierung, die sich schlüssig von der Außenhaut über die Fensterflächen hinweg erstrecken kann.
Die Fenster sind dabei vorzugsweise mit kantenfreien Übergängen eingelassen, so dass die PV-Elemente samt laminierter Außenschicht ebenso darüber hinweg aufgebacht werden können.

Es entstehen bei dieser Form baulicher Integration von PV-Elementen nicht nur optisch höchst ansprechende Silhouetten für Boote, sondern es können wegen des Zulassens gewölbter Außenhautflächen auch PV-Elemente in großer Menge untergebracht werden. Im Prinzip so auf der gesamten Außenhaut.
Damit steigt die Effizienz der Leistung ganz enorm.
2 zeigt im Prinzip nochmal eine Möglichkeit des Einlegens der PV-Elemente 3 in eine Struktur 10, so dass die PV-Elemente kantenfrei verlegt sich. Die erfindungsgemäßen Laminierung 3' erstreckt sich anschließend sowohl über die Struktur als auch den Bereich der PV-Elemente.
Besondere Bedeutung hat hier der eingangs schon erwähnte Werkstoff Elesgo^®.
Dieser ist hoch biegsam, glashart, transparent, und bietet einen einmaligen Schutz der PV-Elemente.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel beim Einsatz der Erfindung, bei dem das Boot während einer navigierten Fahrt optimal in die Sonne gedreht werden kann, um optimale, d.h. maximale PV-Leistungsaufnahme einerseits zu ermöglichen, die aber das Boot in einen tolerablen Driftwinkel zur optimalen Fahrtrichtung steuert.
Dazu wird die jeweils aktuelle PV-Aufnahme in Bezug auf die Bootsausrichtung zur Sonne ermittelt und mit einem Navigationssystem eine Zeitkorrelation ausgeführt.
Sodann wird eine optimal Route errechnet, bei der auch die optimale Position des Bootes zum Sonnenlicht ermittelt wird. Beides wird derart in Einklang gebracht, dass ein Driftwinkel α ermittelt wird, der den Winkel zwischen Driftposition des Bootes und der zu erzielenden Fahrtrichtung bestimmt und am Boot aussteuert.
Dabei spielen natürlich Leistungsaufnahme der Elektromotoren in Bezug auf erzielte Geschwindigkeit eine Rolle, denn der Driftwinkel α darf nicht beliebig groß werden.
Eine diesbezügliche Optimierung nimmt somit die Steuerung vor.
Grundsätzlich ist die vorteilhafte Beschichtung/ Laminierung der PV-Elemente auch auf statische Elemente wie Bauwerke, Außenwände von Bauwerken, aber auch Funktionselementen wie Parkautomatsäulen, Steelen etc einsetzbar. Die genannte Beschichtung stellt dabei eine ideale Schutzschicht für PV-Elemente dar, um sie widerstandsfähiger gegen Witterung zu machen.
Bezugszeichenliste

1: Boot
2: Fenster
3: PV-Elemente
3': Beschichtung, Laminierung über die PV-Elemente
10: Wandstruktur

- Navi-Position mit Zeitkorrelation, aktueller Sonnenstand
- Ermittlung Route mit optimalem PV-Energieeintrag
- Steuerung
- Ausgabe als schaltbare Steuerungsassistenz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 205615694 [0002]

Claims

Photovoltaische Einrichtung mit einer Mehrzahl von photovoltaischen Elementen, die über ihre Oberfläche Licht auf photovoltaisch aktives Material leitet, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Oberfläche mit einer auflaminierten weiteren Oberfläche versehen, d.h. verbunden ist, die aus einem für die photovoltaischen Elemente relevanten Lichtwellenlängen zumindest weitestgehend transparenten Werkstoff besteht, und unter derselben die photovoltaischen Elemente durchgängig kantenfrei und geschützt platziert sind.
Photovoltaische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auflaminierte Oberfläche durchgängig über zumindest einen oder mehrere mehrere photovoltaische Elemente platziert ist.
Photovoltaische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Oberfläche die Außenfläche eines Wasser-, oder Land-, oder Luftfahrzeuges ist, auf welcher photovoltaische Elemente aufgebracht sind, die elektrisch mit einer bordeigenen Einrichtung zur Energiespeicherung versehen sind.
Photovoltaische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die photovoltaischen Elemente in sichtbaren Wellenlängenteilbereichen transparent sind, und dass diese somit auch über Fenster oder Fensterzonen hinweg aufgebacht sind.
Photovoltaische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die photovoltaische Einrichtung samt besagter auflaminierter Oberfläche oberhalb der Freibordmarke eines Rumpfes eines Wasserfahrzeuges platziert ist.
Photovoltaische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen des Schiffsrumpfes zumindest teilweise geneigt ausgestaltet sind, und dass die photovoltaische Einrichtung samt besagter auflaminierter Oberfläche oberhalb der Freibordmarke auch auf zumindest den besagten geneigten Seitflächen angeordnet ist.
Photovoltaische Einrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die photovoltaische Elementen enthaltende Photovoltaikeinrichtung mit einem Laminat bestehend aus dem Werkstoff namens ELESGO^® versehen ist.
Photovoltaische Einrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu laminierende Oberfläche flach oder gewölbt, aber ansonsten Kantenfrei ist.
Photovoltaische Einrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die photovoltaische Einrichtung unter den mit photovolatischen Elementen versehenen und laminierten Schichten mit flachbauenden integrierten flächigen Akkumulatoren zur Speicherung der elektrischen Energie versehen ist.
Photovoltaische Einrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass lichtdurchlässige Laminat an der Außenoberfläche aufgerauht ist.
Photovoltaische Einrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass lichtdurchlässige Laminat an der Außenoberfläche mit einer nanostrukturierten Oberfläche versehen ist.
Wasser- oder Luftfahrzeug mit einer photovoltaischen Einrichtung, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einer bordeigenen Navigationseinrichtung, und Steuermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserfahrzeug mit Mitteln zur Erfassung eines photoelektrischen Wirkungsgrades in Abhängigkeit von Fahrtrichtung und Sonnenstand versehen ist, derart, dass in Bezug auf die navigierte Fahrtrichtung unter Berücksichtigung der am Wasserfahrzeug entstehende Reibung oder Strömung im Wasser, das Wasserfahrzeug entlang der navigierten Fahrtrichtung automatisch soweit in Driftung mit einem Driftwinkel (α) zur optimalen navigationsbezogenen Fahrtrichtung, zur Erzielung eines höheren photoelektrischen Wirkungsgrades gesteuert wird, so dass der Driftwinkel (α) so eingestellt wird, dass die mit Driftung praktisch erzielte aktuelle zusätzliche photoelektrische Leistung größer ist, als die durch die Driftung zusätzlich erzeugte aktuelle Reibungsverlustenergie.