DE102021002094B4 - Kuppelförmige Kombination aus Photovoltaik-, Solarthermie und Windkraftanlagen - Google Patents

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Abstract

Eine Kombination aus einer kuppelförmigen Anordnung von Photovoltaikelementen, ein auf dieser Kuppel aufliegendes, drehbares Solarthermie-Segment und einen auf dem Scheitelpunkt dieser Kuppel drehbar aufliegenden Halbkreis aus kleinen ummantelten Windkraftanlagen.

Description

  • Die Erfindung betrifft die optimale Nutzung von Flachdächern zur Gewinnung erneuerbarer Nutzenergien.
  • Für die Nutzung von erneuerbaren Energien sind Dachflächen besonders geeignet, da die Energie in der Regel direkt beim Verbraucher erzeugt wird und es sich bei Dächern um bereits bebaute Flächen handelt.
  • Beim weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien werden Dachflächen bald zur wertvollen und begrenzten Ressource.
  • Stand der Technik.
  • Mit Hilfe von Photovoltaikelementen, Solarthermie Elementen und seltener auch Windkraftanlagen auf Flachdächern werden heute schon erneuerbare Energien genutzt.
  • Doch in der Regel wird auf jedem Bereich eines Flachdachs nur eine dieser Energietechniken verwendet. Dadurch wird auf Flachdächern nur ein Teil der möglichen erneuerbaren Energieerzeugung genutzt.
  • Ziel der Erfindung.
  • Ziel der Erfindung ist ein möglichst hoher und bedarfsgerechter Energieertrag pro Quadratmeter Flachdach. Dieses Ziel soll durch eine spezielle Anordnung der 3 bekannten erneuerbaren Energietechniken Photovoltaik, Solarthermie und Windkraftanlagen erreicht werden. Darüber hinaus sollen sich diese Energietechniken durch diese Anordnung sinnvoll ergänzen.
  • Die erfindungsmäßige Anordnung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Zur Verdeutlichung dienen die 1 bis 4.
    • 1 zeigt die Photovoltaikkuppel und das drehbare Segment aus Solarthermie Elementen in der Draufsicht, (ohne Windenergieanlagen)
    • Die 2 bis 4 zeigen die komplette Anlage von vorne (2), von der Seitenansicht (3) und von der Draufsicht (4)
  • Für alle Figuren gelten die gleichen Bezugszeichen.
  • Die Anordnung der Photovoltaikelemente.
  • Aus den Photovoltaikelementen wird eine Kuppel 1 gebildet.
  • Diese Kuppel dient gleichzeitig als Basis für die Solarthermie Elemente und die Windkraftanlagen.
  • Durch die Anordnung zu einer Kuppel wird zwar nicht der maximale Stromertrag pro Photovoltaikelement erreicht, aber dafür ist den ganzen Tag lang ein Teil der Kuppel direkt der Sonne zugewandt. Dadurch wird über den Tag hinweg eine gleichmäßigere und damit bedarfsgerechtere Stromversorgung gewährleistet.
  • Gegebenenfalls kann der Innenraum der Kuppel für die Installation von Energiespeichern genutzt werden.
  • Auf der Nordseite der Kuppel können auch günstigere Elemente ohne Photovoltaikfunktion verwendet werden Viele Menschen empfinden Kuppeln auf Dächern als schön. Dadurch wird die optische Ablehnung der Anlage gering gehalten.
  • Die Anordnung der Solarthermie Elemente.
  • Aus den Solarthermie Elementen wird ein kuppelförmiges Segment 2 gebildet. Dieses Segment liegt drehbar auf der Photovoltaikkuppel auf und kann je nach Bedarf zur Sonne gedreht werden und wieder zurück.
  • Wenn das Solarthermie Element zur Sonne gedreht wird, bedeckt es zwar die darunterliegenden Photovoltaikelemente, doch in einem gewissen Umfang ist die direkte Erwärmung eines Warmwasserspeichers effizienter als der Umweg über Strom. Sobald der Warmwasserspeicher seine, für diesen Tag, optimale Temperatur erreicht hat, kann das Solarthermie Segment wieder aus der Sonne gedreht werden.
  • Der Einsatz des Solarthermie Segments sollte mit Hilfe eines Computers gesteuert werden.
  • Die Anordnung der Windkraftanlagen.
  • Es werden vorzugsweise mehrere kleinere ummantelte Windenergieanlagen 4 verwendet.
  • Aus diesen kleineren Windenergieanlagen wird vorzugsweise ein Halbkreis 3 gebildet, der drehbar auf dem Scheitelpunkt der Kuppel befestigt wird.
  • Die Kuppel wirkt als zusätzlicher Windkonzentrator.
  • Dieser Halbkreis kann entweder passiv oder aktiv in den Wind gedreht werden.
  • Da die Rotoren durch den Mantel und die Kuppel verdeckt werden, entsteht nur eine geringe optische Störung durch die kleinen Windanlagen.
  • Die akustische Belastung durch kleine Windenergieanlagen ist relativ gering.
  • Auf der Oberseite der Windanlagen können zusätzliche Photovoltaikelemente installiert werden.
  • Diese kombinierte Nutzung der verschiedenen erneuerbaren Energietechniken erzielt nicht nur einen höheren Gesamtertrag aus jedem Quadratmeter Flachdachfläche sondern auch eine bedarfsgerechtere Bereitstellung der Nutzenergie im Tages- und auch Jahresverlauf.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Photovoltaik Kuppel
    2
    Solarthermie Segment
    3
    Halbkreis der Windenergieanlagen
    4
    einzelne Windenergieanlage mit Mantel
    5
    Flachdach

Claims (8)

  1. Eine kuppelförmige Kombination aus Photovoltaik-, Solarthermie- und Windkraftanlagen gekennzeichnet durch. - eine kuppelförmige Anordnung der Photovoltaikelemente. - ein auf dieser Kuppel aufliegendes, drehbares Solarthermie Segment. - ein auf dem Scheitelpunkt dieser Kuppel drehbar aufliegender Halbkreis aus kleineren ummantelten Windkraftanlagen.
  2. Eine kuppelförmige Kombination nach Anspruch 1 bei der die Photovoltaikkuppel als Basis für das Solarthermie Segment und den Halbkreis aus Windanlagen verwendet wird.
  3. Eine kuppelförmige Kombination nach Anspruch 1 mit einem Solarthermie Segment, das drehbar auf der Photovoltaikkuppel aufliegt und bei Bedarf zur Sonne gedreht werden kann und wieder zurück.
  4. Eine kuppelförmige Kombination nach Anspruch 1 bei der der optimale Einsatz des Solarthermie Segments vorzugsweise mit Hilfe von Computern gesteuert wird.
  5. Eine kuppelförmige Kombination nach Anspruch 1 mit einer aktiven oder passiven Windnachführung des gesamten Windradhalbkreises.
  6. Eine kuppelförmige Kombination nach Anspruch 1 bei der die Kuppel als zusätzlicher Windkonzentrator für die Windenergieanlagen dient.
  7. Eine kuppelförmige Kombination nach Anspruch 1 bei der für die Oberseite der ummantelten Windkraftanlagen Photovoltaikelemente verwendet werden können.
  8. Eine kuppelförmige Kombination nach Anspruch 1 mit einer Nutzung des Innenraums der Kuppel vorzugsweise zur Installation von Energiespeicher.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8338977B2 (en) 2010-03-04 2012-12-25 William Edward Lee Hybrid vertical axis energy apparatus
US20190288635A1 (en) 2016-11-11 2019-09-19 Logic Swiss AG A modular tile, a functionalized batten, a pipe and a method for producing a pipe

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8338977B2 (en) 2010-03-04 2012-12-25 William Edward Lee Hybrid vertical axis energy apparatus
US20190288635A1 (en) 2016-11-11 2019-09-19 Logic Swiss AG A modular tile, a functionalized batten, a pipe and a method for producing a pipe

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