DE102021122806A1 - Solar thermal device, solar thermal module, energy supply system and method for operating a solar thermal device - Google Patents
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Abstract
Um eine solarthermische Vorrichtung umfassend mindestens ein solarthermisches Element mit einem eine Längsachse definierenden Absorptionselement zum Absorbieren von solarer Strahlung so zu verbessern, dass eine solarthermische Vorrichtung, ein solarthermisches Modul, Energieversorgungssystem sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solarthermischen Vorrichtung umfasst, so zu verbessern, dass insbesondere Gebäude ganzjährig optimal mit solarthermischer Wärme versorgt werden können, wird vorgeschlagen, dass sie eine Beschattungseinrichtung umfasst zum Beschatten des Absorptionselements.Ferner werden ein verbessertes solarthermisches Modul, ein verbessertes Energieversorgungssystem und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer solarthermischen Vorrichtung vorgeschlagen.In order to improve a solar thermal device comprising at least one solar thermal element with an absorption element defining a longitudinal axis for absorbing solar radiation in such a way that a solar thermal device, a solar thermal module, an energy supply system and a method for operating a solar thermal device are to be improved in such a way that in particular Buildings can be optimally supplied with solar thermal heat all year round, it is proposed that it includes a shading device for shading the absorption element. Furthermore, an improved solar thermal module, an improved energy supply system and an improved method for operating a solar thermal device are proposed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine solarthermische Vorrichtung umfassend mindestens ein solarthermisches Element mit einem eine Längsachse definierenden Absorptionselement zum Absorbieren von solarer Strahlung.The present invention relates to a solar thermal device comprising at least one solar thermal element with an absorption element defining a longitudinal axis for absorbing solar radiation.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein solarthermisches Modul umfassend mindestens eine solarthermische Vorrichtung.Furthermore, the present invention relates to a solar thermal module comprising at least one solar thermal device.
Weiters betrifft die vorliegende Erfindung ein Energieversorgungssystem, insbesondere für ein Gebäude, umfassend mindestens ein solarthermisches Modul und einen mit dem mindestens einen solarthermischen Modul wärmeleitungswirksam verbundenen Wärmespeicher zum Speichern der vom mindestens einen solarthermischen Modul aufgenommenen solaren Wärme.The present invention also relates to an energy supply system, in particular for a building, comprising at least one solar thermal module and a heat accumulator connected to the at least one solar thermal module in a thermally conductive manner for storing the solar heat absorbed by the at least one solar thermal module.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solarthermischen Vorrichtung.Furthermore, the present invention relates to a method for operating a solar thermal device.
Solarthermische Vorrichtungen und Module sowie Energieversorgungssysteme und Verfahren zum Betreiben einer solarthermischen Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Sie dienen insbesondere dem Zweck, Gebäude aller Arten mit Wärmeenergie zu versorgen. Solare Strahlung wird mit dem Absorptionselement der solarthermischen Vorrichtung absorbiert und kann dann beispielsweise über ein Wärmeleitungssystem durch Einsatz eines Wärmeleitungsmediums einem Wärmespeicher zugeführt werden, um Wärme zwischenzuspeichern, insbesondere für Zeiten, wenn die solarthermische Vorrichtung nicht mit solarer Strahlung beaufschlagt wird, insbesondere also nachts und bei bewölktem Himmel.Solar thermal devices and modules as well as energy supply systems and methods for operating a solar thermal device of the type described above are known in various embodiments. In particular, they serve the purpose of supplying buildings of all types with thermal energy. Solar radiation is absorbed with the absorption element of the solar thermal device and can then be supplied to a heat accumulator, for example via a heat pipe system using a heat pipe medium, in order to temporarily store heat, in particular for times when the solar thermal device is not exposed to solar radiation, i.e. in particular at night and at cloudy sky.
Es ist ferner bekannt, dass der größte Anteil der Energie im Haushalt für die Erwärmung von Wasser eingesetzt wird, und zwar sowohl für die Erwärmung von Brauchwasser als auch zum Heizen eines Gebäudes. Dabei ist insbesondere zu berücksichtigen, dass sich der Energiebedarf eines Gebäudes im Verlaufe eines Jahres ändert. So wird im Winter mehr Wärmeenergie benötigt, insbesondere zum Heizen, wohingegen im Sommer der Wärmebedarf signifikant reduziert ist.It is also known that the largest share of energy in the home is used for heating water, both for heating domestic water and for heating a building. In particular, it must be taken into account that the energy requirements of a building change over the course of a year. More thermal energy is required in winter, especially for heating, whereas the heat requirement is significantly reduced in summer.
Aufgrund des niedrigeren Wärmebedarfs in den Sommermonaten werden solarthermische Anlagen für Gebäude in der Regel so dimensioniert, dass sie gerade zur Deckung des Wärmebedarf in den Sommermonaten ausreichen. Eine Überdimensionierung derartiger Anlagen, um Gebäude auch in den Wintermonaten ausreichend mit solarthermischer Wärme zu versorgen, führt dagegen beim Betrieb dieser Anlagen in den Sommermonaten zu großen Problemen, da nicht benötigte Wärme, die durch die solarthermischen Vorrichtungen bereitgestellt wird, zur Vermeidung einer Überhitzung abgeführt werden muss, was jedoch nicht ohne weiteres möglich ist.Due to the lower heat requirement in the summer months, solar thermal systems for buildings are usually dimensioned in such a way that they are just sufficient to cover the heat requirement in the summer months. On the other hand, oversizing of such systems in order to supply buildings with sufficient solar thermal heat even in the winter months leads to major problems when operating these systems in the summer months, since heat that is not required, which is provided by the solar thermal devices, is dissipated to avoid overheating must, which, however, is not easily possible.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solarthermische Vorrichtung, ein solarthermisches Modul, ein Energieversorgungssystem sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solarthermischen Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass insbesondere Gebäude ganzjährig optimal mit solarthermischer Wärme versorgt werden können.It is therefore an object of the present invention to improve a solar thermal device, a solar thermal module, an energy supply system and a method for operating a solar thermal device of the type described above so that buildings in particular can be optimally supplied with solar thermal heat all year round.
Diese Aufgabe wird bei einer solarthermischen Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sie eine Beschattungseinrichtung umfasst zum Beschatten des Absorptionselements.This object is achieved according to the invention in a solar thermal device of the type described at the outset in that it comprises a shading device for shading the absorption element.
Die Beschattungseinrichtung ermöglicht es insbesondere, das mindestens eine solarthermische Element zu beschatten, mithin also zu unterbinden, dass solarthermische Strahlung auf das Absorptionselement auftrifft. Dies ermöglicht es insbesondere, die solarthermische Vorrichtung mittels der Beschattungseinrichtung quasi auszuschalten beziehungsweise zu deaktivieren, wenn die Erzeugung von Wärme mit der solarthermischen Vorrichtung durch Absorption solarer Strahlung nicht gewünscht wird. Dieser Fall kann wie beschrieben insbesondere dann eintreten, wenn ein geringer Wärmebedarf besteht, beispielsweise in den Sommermonaten, die solarthermische Vorrichtung aber mit solarer Strahlung mit einer Intensität beaufschlagt wird, welche das für den Betrieb derselben erforderliche Maß übersteigt. Die Beschattungsvorrichtung ermöglicht es somit insbesondere, beispielsweise Dächer von Gebäuden mit einer größeren Anzahl solarthermischer Vorrichtungen als bislang auszustatten, um einen solaren Wärmeeintrag insbesondere auch in den Wintermonaten optimal nutzen zu können. An Tagen mit geringem Wärmebedarf können die solarthermischen Vorrichtung dann ganz oder teilweise mit der Beschattungseinrichtung beschattet werden. Eine solche Beschattungseinrichtung hat zudem beispielsweise auch einen Vorteil dahingehend, dass mit ihr die solarthermischen Elemente geschützt werden können, insbesondere vor Verschmutzung oder extremen Witterungseinflüssen wie beispielsweise Hagel. Mit anderen Worten kann die Beschattungseinrichtung genutzt werden, um eine solarthermische Anlage für ein Gebäude nicht an seinem minimalen Wärmebedarf im Jahresverlauf auszurichten, sondern am maximalen Wärmebedarf des Gebäudes. Auf diese Weise kann es beispielsweise gelingen, den Wärmebedarf eines Hauses weit überwiegend durch Wärmeeintrag über solare Strahlung abzudecken. Hier kann insbesondere auch der hohe Effizienzgrad solarthermischer Vorrichtungen genutzt werden, der in der Größenordnung von etwa 50% bis 60% und damit weit höher als bei derzeit üblichen Photovoltaikmodulen liegt, die einen Effizienzgrad von etwa 14% zur Erzeugung von Strom erreichen. Durch die Beschattungseinrichtung ist es also insbesondere möglich, mit einer solarthermischen Anlage auf einem Dach oder an einer Fassade eines Gebäudes so viel Wärme zu erzeugen, dass auch Gebäude, die nicht optimal isoliert sind, ausreichend mit Wärme versorgt werden können, und zwar allein auf Basis erneuerbarer Energien, also ohne zusätzlichen Einsatz fossiler Energieträger.The shading device makes it possible, in particular, to shade the at least one solar thermal element, and therefore to prevent solar thermal radiation from impinging on the absorption element. This makes it possible, in particular, to switch off or deactivate the solar thermal device by means of the shading device if it is not desired to generate heat with the solar thermal device by absorbing solar radiation. As described, this can occur in particular when there is a low demand for heat, for example in the summer months, but the solar thermal device is exposed to solar radiation with an intensity that exceeds the level required for the operation of the same. The shading device thus makes it possible in particular, for example, to equip roofs of buildings with a larger number of solar thermal devices than before, in order to be able to optimally utilize a solar heat input, especially in the winter months. On days when there is little heat demand, the solar thermal device can then be fully or partially shaded with the shading device. Such a shading device also has the advantage, for example, that the solar thermal elements can be protected with it, in particular from dirt or extreme weather conditions such as hail. In other words, the shading device can be used to align a solar thermal system for a building not to its minimum heat requirement over the course of the year, but to the maximum heat requirement of the building. In this way, it is possible, for example, to largely meet the heating requirements of a house covered by heat input from solar radiation. In particular, the high degree of efficiency of solar thermal devices can also be used here, which is in the order of about 50% to 60% and thus far higher than with currently standard photovoltaic modules, which achieve an efficiency of about 14% for generating electricity. The shading device makes it possible, in particular, to generate so much heat with a solar thermal system on a roof or on a facade of a building that even buildings that are not optimally insulated can be supplied with sufficient heat, and that alone on basis renewable energies, i.e. without the additional use of fossil fuels.
Günstig ist es, wenn die Beschattungseinrichtung mindestens ein bewegbar angeordnetes Beschattungselement umfasst, welches von einer Bestrahlungsstellung, in welcher das Absorptionselement unbeschattet oder unverdeckt ist, in eine Beschattungsstellung, in welcher das Absorptionselement mindestens teilweise, insbesondere vollständig beschattet oder gegen auf die Vorrichtung auftreffende solare Strahlung verdeckt ist, bewegbar ist und umgekehrt. Mit dem mindestens einen Beschattungselement der Beschattungseinrichtung kann also das mindestens eine solarthermische Element, insbesondere das Absorptionselement desselben, in gewünschter Weise ganz oder teilweise bedeckt oder verdeckt werden, um es vor dem Auftreffen solarer Strahlung zu schützen beziehungsweise gegen diese abzuschirmen. Beispielsweise ist es so möglich, solarthermische Vorrichtungen, die bereits an einem Gebäude installiert sind, nachträglich mit einer Beschattungseinrichtung auszustatten, um diese temporär zu deaktivieren, wenn wie beschrieben ein Wärmebedarf geringer ist als die durch die solarthermische Vorrichtung aufgrund sie beaufschlagender solarer Strahlung bereitgestellter Wärme. Das Beschattungselement kann beispielsweise in Form einer Jalousie, eines Rolladens, einer Markise oder dergleichen mit einem oder mehreren Beschattungselementen ausgebildet sein, die relativ zum Absorptionselement bewegbar sind. Die Beschattungselemente können insbesondere lamellenartig ausgebildet sein, oder in Form von um die Absorptionselemente verdrehbarer Halb- oder Teilschalen, um in unterschiedlichen Beschattungsstellungen die Absorptionselemente ganz oder teilweise abzuschirmen.It is favorable if the shading device comprises at least one movably arranged shading element, which can be moved from an irradiation position in which the absorption element is unshaded or uncovered to a shading position in which the absorption element is at least partially, in particular completely, shaded or protected against solar radiation impinging on the device is hidden, is movable and vice versa. With the at least one shading element of the shading device, the at least one solar thermal element, in particular the absorption element of the same, can be completely or partially covered or covered in the desired manner in order to protect it from or shield it from solar radiation. For example, it is possible to retrofit solar thermal devices that are already installed on a building with a shading device to temporarily deactivate them if, as described, a heat requirement is lower than the heat provided by the solar thermal device due to the solar radiation acting on it. The shading element can be designed, for example, in the form of a blind, a roller shutter, an awning or the like with one or more shading elements that can be moved relative to the absorption element. The shading elements can, in particular, be of lamellar design, or in the form of half-shells or partial shells which can be rotated about the absorption elements, in order to completely or partially shield the absorption elements in different shading positions.
Vorzugsweise umfasst das mindestens eine Beschattungselement mindestens ein Photovoltaikelement. Diese Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, die solarthermische Vorrichtung nicht nur zum Erzeugen von Wärme zu nutzen, sondern auch zum Erzeugen von elektrischem Strom. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, dass das mindestens eine Beschattungselement ein Photovoltaikelement umfasst, welches insbesondere dann genutzt werden kann, um elektrischen Strom zu erzeugen, wenn mit dem mindestens einen Beschattungselement das Absorptionselement der solarthermischen Vorrichtung beschattet wird. Mit anderen Worten kann die solarthermische Vorrichtung wahlweise zum Erzeugen von Wärme und/oder von elektrischem Strom genutzt werden, und zwar abhängig vom jeweiligen Bedarf des Nutzers. So kann insbesondere in den Sommermonaten mit geringem Wärmebedarf die solare Strahlung zum Erzeugen von elektrischem Strom genutzt werden. Dieser kann beispielsweise verwendet werden, um elektrische Verbraucher in einem Gebäude zu betreiben. Zum Beispiel in den Sommermonaten mit auch in Mitteleuropa zunehmend ansteigenden Temperaturen und höherem Strombedarf, insbesondere zum Betreiben von Klimaanlagen, besteht so die Möglichkeit für einen Betreiber, die solarthermische Vorrichtung dann vorzugsweise zum Erzeugen von elektrischem Strom einzusetzen, wenn der Bedarf hierfür besonders hoch ist. Der erzeugte Strom kann beispielsweise direkt verbraucht werden. Gegebenenfalls kann überschüssiger Strom auch in ein Stromnetz eingespeist werden. Selbstverständlich kann jedes Beschattungselement auch zwei oder mehr Photovoltaikelemente umfassen. Das Beschattungselement kann insbesondere ausgebildet in Form eines Trägers für das mindestens eine Photovoltaikelement sein. Das mindestens eine Beschattungselement kann aber auch durch das Photovoltaikelement selbst gebildet sein.The at least one shading element preferably comprises at least one photovoltaic element. This configuration makes it possible in particular to use the solar thermal device not only to generate heat, but also to generate electricity. It is particularly advantageous that the at least one shading element comprises a photovoltaic element, which can be used in particular to generate electricity when the absorption element of the solar thermal device is shaded with the at least one shading element. In other words, the solar thermal device can be used selectively to generate heat and/or electricity, depending on the respective needs of the user. In this way, solar radiation can be used to generate electricity, especially in the summer months when there is little heat demand. This can be used, for example, to operate electrical consumers in a building. For example, in the summer months, with increasing temperatures and higher electricity requirements in Central Europe, in particular for operating air conditioning systems, there is the possibility for an operator to use the solar thermal device preferably to generate electricity when the need for this is particularly high. The electricity generated can be used directly, for example. If necessary, excess electricity can also be fed into a power grid. Of course, each shading element can also include two or more photovoltaic elements. The shading element can in particular be designed in the form of a carrier for the at least one photovoltaic element. However, the at least one shading element can also be formed by the photovoltaic element itself.
Günstigerweise ist eine aktive Fläche des Photovoltaikelements eben oder von der Längsachse weg weisend konvex gekrümmt ausgebildet. So kann solare Strahlung unabhängig vom Sonnenstand stets optimal auf das Photovoltaikelement auftreffen. Eine konvexe Krümmung des Photovoltaikelements ermöglicht es insbesondere, dieses als Halbschalenelement auszubilden, welches beispielsweise ein langgestreckt röhrenförmiges Absorptionselement teilweise umgibt.An active surface of the photovoltaic element is favorably designed to be flat or curved in a convex manner pointing away from the longitudinal axis. In this way, solar radiation can always optimally hit the photovoltaic element, regardless of the position of the sun. A convex curvature of the photovoltaic element makes it possible, in particular, to design it as a half-shell element which, for example, partially surrounds an elongated tubular absorption element.
Ein besonders einfacher und kompakter Aufbau lässt sich erreichen, wenn das Absorptionselement röhrenförmig ausgebildet ist.A particularly simple and compact structure can be achieved if the absorption element is tubular.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das solarthermische Element eine Schutzhülle umfasst, welche sich in Richtung der Längsachse erstreckt und einen Innenraum definiert, und dass das Absorptionselement im Innenraum angeordnet ist. Die Schutzhülle kann insbesondere relativ zum Absorptionselement feststehend oder relativ zu diesem bewegbar angeordnet oder ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Schutzhülle relativ zum Absorptionselement um die Längsachse verdrehbar angeordnet oder ausgebildet sein.According to a further preferred embodiment of the invention, it can be provided that the solar thermal element comprises a protective cover which extends in the direction of the longitudinal axis and defines an interior space, and that the absorption element is arranged in the interior space. The protective cover can in particular be arranged or designed to be stationary relative to the absorption element or to be movable relative to it. For example, the protective cover can be arranged or designed to be rotatable about the longitudinal axis relative to the absorption element.
Um unabhängig von einer Stellung der Schutzhülle das Absorptionselement optimal zu schützen, ist es günstig, wenn die Schutzhülle das Absorptionselement umgebend angeordnet oder ausgebildet ist.In order to optimally protect the absorption element regardless of the position of the protective cover, it is favorable if the protective cover is arranged or formed so as to surround the absorption element.
Vorteilhaft ist es, wenn die Schutzhülle mehrteilig ausgebildet ist und ein sich parallel zur Längsachse erstreckendes Trägerelement umfasst und wenn das mindestens eine Photovoltaikelement auf dem Trägerelement angeordnet oder ausgebildet ist derart, dass eine aktive Fläche des Photovoltaikelements von der Längsachse weg weisend angeordnet oder ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung der Schutzhülle ermöglicht es insbesondere, als Träger für das Photovoltaikelement zu dienen. Beispielsweise kann bei einer bewegbar angeordneten Schutzhülle das Photovoltaikelement mit der Schutzhülle mitbewegt werden, beispielsweise relativ zum Absorptionselement, um dieses wahlweise zu beschatten beziehungsweise zu verdecken oder ganz freizugeben.It is advantageous if the protective cover has a multi-part design and includes a carrier element extending parallel to the longitudinal axis, and if the at least one photovoltaic element is arranged or formed on the carrier element in such a way that an active surface of the photovoltaic element is arranged or formed pointing away from the longitudinal axis. This configuration of the protective cover makes it possible, in particular, to serve as a support for the photovoltaic element. For example, in the case of a movably arranged protective cover, the photovoltaic element can be moved along with the protective cover, for example relative to the absorption element, in order to optionally shade or cover it or completely expose it.
Ein besonders kompakter Aufbau der solarthermischen Vorrichtung kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass das mindestens eine Beschattungselement das Trägerelement und/oder das mindestens eine Photovoltaikelement umfasst. So kann insbesondere das Photovoltaikelement dazu genutzt werden, das Absorptionselement zu beschatten. In einer solchen Beschattungsstellung kann es dann aber gleichzeitig genutzt werden, um elektrischen Strom zu erzeugen, wenn es mit solarer Strahlung beaufschlagt wird. So kann die solarthermische Vorrichtung wahlweise zum Erzeugen von solarer Wärme und/oder elektrischem Strom genutzt werden. Verhältnisse für die Erzeugung von Wärme und Strom können dabei grundsätzlich beliebig eingestellt werden. Dies kann insbesondere erreicht werden durch einen Beschattungsanteil, also einen Anteil einer mit dem mindestens einen Beschattungselement verdeckten aktiven Fläche des Absorptionselements. Diese kann beispielsweise zeitlich konstant vorgegeben werden oder das Absorptionselement intermittierende beschatten beziehungsweise freigeben, und zwar in einer Art Pulsweitenmodulation, bei der für eine bestimmte Zeit das Absorptionselement vollständig verdeckt oder vollständig unverdeckt ist.A particularly compact construction of the solar thermal device can be achieved in particular in that the at least one shading element comprises the carrier element and/or the at least one photovoltaic element. In particular, the photovoltaic element can be used to shade the absorption element. In such a shading position, however, it can be used at the same time to generate electricity when it is exposed to solar radiation. Thus, the solar thermal device can be used to generate solar heat and/or electricity. Ratios for the generation of heat and electricity can in principle be adjusted as desired. This can be achieved in particular by a shading portion, ie a portion of an active surface of the absorption element that is covered by the at least one shading element. This can, for example, be constant over time or shade or uncover the absorption element intermittently, specifically in a type of pulse width modulation, in which the absorption element is completely covered or completely uncovered for a specific time.
Günstig ist es, wenn das Trägerelement den Innenraum über einen Trägerelementumfangswinkel bezogen auf die Längsachse begrenzt und wenn der Trägerelementumfangswinkel in einem Bereich von etwa 30° bis etwa 200° liegt. Diese Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, mit dem Trägerelement das solarthermische Element in gewünschter Weise zu beschatten. Insbesondere kann so auch sichergestellt werden, dass es beispielsweise bei einem um die Längsachse verdrehbar angeordneten Trägerelement in einer Stellung ermöglicht wird, das Absorptionselement hinreichend mit solarer Strahlung zu beaufschlagen.It is favorable if the carrier element delimits the interior space via a carrier element circumferential angle in relation to the longitudinal axis and if the carrier element circumferential angle is in a range from approximately 30° to approximately 200°. This configuration makes it possible, in particular, to shade the solar thermal element in the desired manner with the carrier element. In particular, it can also be ensured in this way that, for example in the case of a carrier element which is arranged such that it can be rotated about the longitudinal axis, it is possible in one position to sufficiently impinge on the absorption element with solar radiation.
Vorzugsweise bildet das mindestens eine Photovoltaikelement einen Teil einer von der Längsachse weg weisenden Außenfläche der Schutzhülle. Diese Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, das mindestens eine Photovoltaikelement in die Schutzhülle zu integrieren. Das mindestens eine Photovoltaikelement kann also dazu genutzt werden, Strom zu erzeugen, das Absorptionselement zu beschatten und gleichzeitig auch das Absorptionselement zu schützen.The at least one photovoltaic element preferably forms part of an outer surface of the protective cover pointing away from the longitudinal axis. This configuration makes it possible, in particular, to integrate the at least one photovoltaic element into the protective cover. The at least one photovoltaic element can therefore be used to generate electricity, to shade the absorption element and at the same time to protect the absorption element.
Vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine Beschattungselement an der Schutzhülle angeordnet oder in Form eines Teils der Schutzhülle ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung ermöglich zum Beispiel einen besonders kompakten Aufbau der solarthermischen Vorrichtung. Insbesondere ist es so möglich, die Schutzhülle bewegbar anzuordnen, beispielsweise verdrehbar um ihre Längsachse beziehungsweise die Längsachse der solarthermischen Vorrichtung, um so das Absorptionselement entweder gezielt zu beschatten oder zum Beaufschlagen mit solarer Strahlung freizugeben.It is advantageous if the at least one shading element is arranged on the protective cover or is designed in the form of a part of the protective cover. This configuration enables, for example, a particularly compact construction of the solar thermal device. In particular, it is possible to arrange the protective cover to be movable, for example rotatable about its longitudinal axis or the longitudinal axis of the solar thermal device, in order to either selectively shade the absorption element or release it for exposure to solar radiation.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schutzhülle mindestens ein sich parallel zur Längsachse erstreckendes Fensterelement umfasst und dass das mindestens eine Fensterelement für solare Strahlung durchlässig oder im Wesentlichen durchlässig ausgebildet ist. Das mindestens eine Fensterelement kann so insbesondere dem Schutz des Absorptionselements dienen, wobei es jedoch die Beaufschlagung des Absorptionselements mit solarer Strahlung nicht oder nur minimal behindert beziehungsweise beeinträchtigt. Mithin kann also beispielsweise die Schutzhülle in eine Stellung gebracht werden, in der das mindestens eine Fensterelement so ausgerichtet ist, dass auf die solarthermische Vorrichtung auftreffende solare Strahlung durch das mindestens eine Fensterelement hindurchtreten und das Absorptionselement des mindestens einen solarthermischen Elements mit solarer Strahlung beaufschlagen kann. Das mindestens eine Fensterelement kann insbesondere eben ausgebildet oder auch von der Längsachse weg weisend konvex gekrümmt ausgebildet sein.According to a further preferred embodiment of the invention, it can be provided that the protective cover comprises at least one window element extending parallel to the longitudinal axis and that the at least one window element is designed to be permeable or essentially permeable to solar radiation. The at least one window element can thus serve in particular to protect the absorption element, although it does not or only minimally impede or impair exposure of the absorption element to solar radiation. Thus, for example, the protective cover can be brought into a position in which the at least one window element is aligned in such a way that solar radiation impinging on the solar thermal device can pass through the at least one window element and can act on the absorption element of the at least one solar thermal element with solar radiation. The at least one window element can in particular be flat or convexly curved pointing away from the longitudinal axis.
Günstig ist es, wenn sich das mindestens eine Fensterelement über einen Umfangswinkel bezogen auf die Längsachse erstreckt und wenn der Umfangswinkel in einem Bereich von etwa 100° bis etwa 210° liegt. Einen solchen Umfangswinkel für das mindestens eine Fensterelement vorzusehen ermöglicht insbesondere unterschiedliche Arten der Ausführung der solarthermischen Vorrichtung. Beispielsweise kann die Schutzhülle feststehend oder aber relativ zum Absorptionselement bewegbar angeordnet oder ausgebildet sein. Durch die Vorgabe des Umfangswinkels kann insbesondere eingestellt werden, wie groß der Anteil solarer Strahlung ist, welcher mit der solarthermischen Vorrichtung aufgenommen werden kann.It is favorable if the at least one window element extends over a circumferential angle in relation to the longitudinal axis and if the circumferential angle is in a range from approximately 100° to approximately 210°. Providing such a peripheral angle for the at least one window element enables in particular different types of implementation of the solar thermal device. at For example, the protective cover can be arranged or designed to be stationary or movable relative to the absorption element. By specifying the circumferential angle, it is possible in particular to set the proportion of solar radiation that can be absorbed by the solar thermal device.
Die Schutzhülle kann insbesondere auf einfache Weise dadurch ausgebildet werden, dass das mindestens eine Fensterelement mindestens einen, insbesondere ausschließlich einen, von der Längsachse weg weisend konvex gekrümmten Fensterelementbereich umfasst. Beispielsweise kann es nur einen konvex gekrümmten Fensterelementbereich umfassen, so dass das Schutzelement insgesamt hülsenförmig oder in Form einer zylindrischen Halbschale ausgebildet ist.In particular, the protective cover can be formed in a simple manner in that the at least one window element comprises at least one, in particular exclusively one, window element region that is convexly curved and points away from the longitudinal axis. For example, it can only include a convexly curved window element area, so that the protective element is designed overall in the form of a sleeve or in the form of a cylindrical half-shell.
Vorteilhaft ist es, wenn dass das mindestens eine Fensterelement mindestens einen ebenen Fensterelementbereich umfasst, insbesondere mindestens zwei ebene, insbesondere vier, Fensterelementbereiche. Ferner können insbesondere paarweise parallel ausgerichtete ebene Fensterelementbereiche vorgesehen sein. Der mindestens eine ebene Fensterelementbereich kann beispielsweise eine Außenkontur der Schutzhülle vorgeben, welche beispielsweise im Zusammenwirken mit einem benachbart angeordneten solarthermischen Element eine gegenseitige Reinigung derselben ermöglicht, beispielsweise mit an den solarthermischen Element angeordneten oder ausgebildeten Reinigungselementen.It is advantageous if the at least one window element comprises at least one flat window element area, in particular at least two flat, in particular four, window element areas. Furthermore, planar window element areas aligned parallel in pairs can be provided. The at least one flat window element area can, for example, specify an outer contour of the protective cover which, for example, enables mutual cleaning in cooperation with an adjacently arranged solar thermal element, for example with cleaning elements arranged or formed on the solar thermal element.
Auf einfache Weise lässt sich die solarthermische Vorrichtung ausbilden, wenn das mindestens eine solarthermische Element spiegelsymmetrisch oder im Wesentlichen spiegelsymmetrisch bezogen auf eine die Längsachse enthaltende Symmetrieebene ausgebildet ist.The solar thermal device can be formed in a simple manner if the at least one solar thermal element is formed with mirror symmetry or essentially with mirror symmetry in relation to a plane of symmetry containing the longitudinal axis.
Vorteilhaft ist es, wenn das solarthermische Element mindestens einen Kühlkörper umfasst und wenn der mindestens eine Kühlkörper mit dem mindestens einen Photovoltaikelement in thermischer Wirkverbindung steht. Mit dem mindestens einen Kühlkörper kann auf einfache Weise Wärme vom mindestens einen Photovoltaikelement abgeleitet werden, um eine Überhitzung der solarthermischen Vorrichtung zu vermeiden.It is advantageous if the solar thermal element comprises at least one heat sink and if the at least one heat sink is in a thermally active connection with the at least one photovoltaic element. With the at least one heat sink, heat can be dissipated from the at least one photovoltaic element in a simple manner in order to prevent the solar thermal device from overheating.
Günstig ist es, wenn der mindestens eine Kühlkörper einen Teil der Außenfläche der Schutzhülle bildet. So kann überschüssige Wärme insbesondere vom Photovoltaikelement über den mindestens einen Kühlkörper direkt an eine Umgebung der solarthermischen Vorrichtung abgeleitet werden.It is favorable if the at least one heat sink forms part of the outer surface of the protective cover. In this way, excess heat, in particular from the photovoltaic element, can be dissipated directly to an area surrounding the solar thermal device via the at least one heat sink.
Um einen optimalen Wärmeaustausch der solarthermischen Vorrichtung mit einer Umgebung derselben zu ermöglichen, ist es günstig, wenn der mindestens eine Kühlkörper mindestens einen sich parallel zur Längsachse erstreckenden Kühlkanal und/oder Kühlschlitz umfasst. So kann beispielsweise Umgebungsluft am mindestens einen Kühlkörper entlang oder durch den mindestens einen Kühlkanal und/oder Kühlschlitz strömen, um überschüssige Wärme vom mindestens einen Kühlkörper aufzunehmen und an die Umgebung der solarthermischen Vorrichtung abzugeben.In order to enable optimal heat exchange between the solar thermal device and its surroundings, it is favorable if the at least one cooling element comprises at least one cooling channel and/or cooling slot extending parallel to the longitudinal axis. For example, ambient air can flow along the at least one cooling element or through the at least one cooling channel and/or cooling slot in order to absorb excess heat from the at least one cooling element and release it to the surroundings of the solar thermal device.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Innenraum von mindestens einer Reflexionsfläche begrenzt ist und dass die mindestens eine Reflexionsfläche angeordnet oder ausgebildet ist zum Reflektieren von durch das Fensterelement in den Innenraum eintretender solarer Strahlung in Richtung auf das Absorptionselement hin. Auf diese Weise kann insbesondere ein Wirkungsquerschnitt der solarthermischen Vorrichtung vergrößert werden. Insbesondere kann das mindestens eine Reflexionselement seitlich oder auch teilweise hinter dem Absorptionselement angeordnet werden, um solare Strahlung, die nicht direkt auf das Absorptionselement auftrifft, sondern an dieser vorbei in den Innenraum gelangt, auf das Absorptionselement umzulenken.According to a further preferred embodiment of the invention, it can be provided that the interior is delimited by at least one reflection surface and that the at least one reflection surface is arranged or designed to reflect solar radiation entering the interior through the window element in the direction of the absorption element. In this way, in particular, an effective cross section of the solar thermal device can be increased. In particular, the at least one reflection element can be arranged laterally or partially behind the absorption element in order to deflect solar radiation that does not impinge directly on the absorption element, but instead gets past it into the interior, onto the absorption element.
Vorteilhaft ist es, wenn das Absorptionselement räumlich zwischen der mindestens einen Reflexionsfläche und dem mindestens einen Fensterelement angeordnet ist. So kann die Absorption solarer Strahlung mit dem Absorptionselement optimiert werden, da insbesondere auch neben dem Absorptionselement auf die mindestens eine Reflexionsfläche auftreffende solare Strahlung auf diese Weise auf das Absorptionselement umgelenkt werden kann.It is advantageous if the absorption element is spatially arranged between the at least one reflection surface and the at least one window element. In this way, the absorption of solar radiation can be optimized with the absorption element since, in particular, in addition to the absorption element, solar radiation impinging on the at least one reflection surface can also be deflected onto the absorption element in this way.
Vorzugsweise umfasst das solarthermische Element eine optische Abbildungseinrichtung zum Abbilden und/oder Umlenken von auf die Schutzhülle auftreffender solarer Strahlung auf das Absorptionselement. Die optische Abbildungseinrichtung ermöglicht es also insbesondere, die solare Strahlung, die auf die Schutzhülle auftrifft, so umzulenken, dass sie nicht neben dem Absorptionselement auftrifft, sondern auf dem Absorptionselement. So kann insbesondere ein Wirkungsgrad der solarthermischen Vorrichtung verbessert werden.The solar thermal element preferably comprises an optical imaging device for imaging and/or deflecting solar radiation impinging on the protective cover onto the absorption element. The optical imaging device thus makes it possible, in particular, to deflect the solar radiation that impinges on the protective cover in such a way that it does not impinge next to the absorption element, but rather on the absorption element. In this way, in particular, the efficiency of the solar thermal device can be improved.
Auf einfache Weise kann die optische Abbildungseinrichtung ausgebildet werden, wenn sie mindestens eine Linse und/oder die mindestens eine Reflexionsfläche umfasst. Insbesondere kann die mindestens eine Reflexionsfläche auch als optisches Element ausgebildet sein oder als Teil desselben, beispielsweise in Form eines fokussierenden Spiegels, in dessen Brennpunkt das Absorptionselement angeordnet oder ausgebildet ist.The optical imaging device can be formed in a simple manner if it comprises at least one lens and/or the at least one reflection surface. In particular, the at least one reflection surface can also be designed as an optical element or as part of it, for example in the form of a focusing mirror, in the focal point of which the absorption element is arranged or formed.
Um eine besonders kompakte Bauform der solarthermischen Vorrichtung ermöglichen zu können, ist es günstig, wenn die mindestens eine Linse in Form einer Fresnellinse ausgebildet ist.In order to enable a particularly compact design of the solar thermal device, it is favorable if the at least one lens is designed in the form of a Fresnel lens.
Ein kompakter Aufbau der solarthermischen Vorrichtung kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass das mindestens eine Fensterelement die mindestens eine Linse umfasst. Mit anderen Worten kann die mindestens eine Linse direkt in das Fensterelement integriert werden. So kann also die Schutzhülle insbesondere direkt mit einem Fensterelement mit integrierter Linse, beispielsweise einer integrierten Fresnellinse, ausgebildet werden.A compact construction of the solar thermal device can be achieved in particular in that the at least one window element comprises the at least one lens. In other words, the at least one lens can be integrated directly into the window element. In this way, the protective cover can in particular be formed directly with a window element with an integrated lens, for example an integrated Fresnel lens.
Vorteilhaft ist es, wenn sich die mindestens eine Reflexionsfläche über einen Reflexionsflächenumfangswinkel bezogen auf die Längsachse erstreckt und wenn der Reflexionsflächenumfangswinkel aller Reflexionsflächen insgesamt in einem Bereich von etwa 30° bis etwa 150° liegt. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht insbesondere einen kompakten Aufbau der solarthermischen Vorrichtung und trotzdem einen optimalen Wirkungsquerschnitt. Insbesondere kann so unter Berücksichtigung einer Abmessung der solarthermischen Vorrichtung, insbesondere eines maximalen Durchmessers der Schutzhülle, die gesamte auf das solarthermische Element auftreffende solare Strahlung eingefangen und auf das Absorptionselement umgelenkt werden.It is advantageous if the at least one reflection surface extends over a reflection surface circumference angle in relation to the longitudinal axis and if the reflection surface circumference angle of all reflection surfaces is in a range from approximately 30° to approximately 150°. Such an embodiment enables in particular a compact construction of the solar thermal device and nevertheless an optimal effective cross section. In particular, taking into account a dimension of the solar thermal device, in particular a maximum diameter of the protective cover, the entire solar radiation striking the solar thermal element can be captured and deflected onto the absorption element.
Günstig ist es, wenn die mindestens eine Reflexionsfläche in Form einer für solare Strahlung hochreflektierenden Beschichtung ausgebildet ist. So können insbesondere thermische Verluste minimiert und ein Wirkungsgrad des solarthermischen Element optimiert werden.It is favorable if the at least one reflection surface is designed in the form of a coating that is highly reflective for solar radiation. In particular, thermal losses can be minimized and the efficiency of the solar thermal element can be optimized.
Auf einfache Weise lässt sich die solarthermische Vorrichtung herstellen, wenn die mindestens eine Reflexionsfläche auf einem Reflexionselement angeordnet oder ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Reflexionselement einen Träger umfassen, welcher mit der mindestens einen Reflexionsfläche beschichtet ist, beispielsweise durch Aufdampfen oder Bekleben einer hochreflektierenden Beschichtung.The solar thermal device can be produced in a simple manner if the at least one reflection surface is arranged or formed on a reflection element. For example, the reflection element can comprise a carrier which is coated with the at least one reflection surface, for example by vapor deposition or sticking of a highly reflective coating.
Günstigerweise ist das mindestens eine Reflexionselement in Form eines Spiegels ausgebildet. Der Spiegel kann insbesondere eben oder in Richtung auf die Längsachse weisend konkav gekrümmt ausgebildet sein oder auch eine Form aufweisen, die mehrere miteinander verbundene Flächenbereiche umfasst, welche eben oder auch gekrümmt ausgebildet sind.The at least one reflection element is favorably designed in the form of a mirror. The mirror can in particular be flat or concavely curved pointing in the direction of the longitudinal axis or also have a shape that comprises a plurality of surface areas which are connected to one another and which are flat or also curved.
Auf einfache Weise lässt sich die solarthermische Vorrichtung herstellen, wenn das solarthermische Element nur ein einziges Reflexionselement umfasst. Dies vereinfacht die Montage der solarthermischen Vorrichtung.The solar thermal device can be produced in a simple manner if the solar thermal element comprises only a single reflection element. This simplifies the assembly of the solar thermal device.
Vorteilhaft ist es, wenn der mindestens eine Kühlkörper die mindestens eine Reflexionsfläche definiert oder umfasst. Beispielsweise kann der mindestens eine Kühlkörper eine Oberfläche aufweisen, die als Reflexionsfläche dient oder mit einer reflektierenden Beschichtung zur Ausbildung einer oder mehrerer Reflexionsflächen dienen kann. Dies hat insbesondere auch den Vorteil, dass auf eine solche Reflexionsfläche auftreffende solare Strahlung den Kühlkörper selbst nicht oder nur unwesentlich erwärmen, sondern im Wesentlichen vollständig auf das Absorptionselement umgelenkt werden kann.It is advantageous if the at least one heat sink defines or encompasses the at least one reflection surface. For example, the at least one heat sink can have a surface that serves as a reflective surface or can be used with a reflective coating to form one or more reflective surfaces. In particular, this also has the advantage that solar radiation impinging on such a reflection surface does not heat the heat sink itself or only heats it to an insignificant extent, but can be deflected essentially completely onto the absorption element.
Günstigerweise ist die mindestens eine Reflexionsfläche eben oder in Richtung auf die Längsachse hin weisend konkav gekrümmt ausgebildet. So kann die solarthermische Vorrichtung insgesamt so ausgebildet werden, dass am Absorptionselement vorbei auf das solarthermische Element auftreffende solare Strahlung nicht verloren ist, sondern auf das Absorptionselement umgelenkt und so zum Erwärmen desselben genutzt werden kann.The at least one reflection surface is expediently flat or concavely curved pointing in the direction of the longitudinal axis. The solar thermal device can thus be designed overall in such a way that solar radiation incident on the solar thermal element is not lost past the absorption element, but instead is deflected onto the absorption element and can thus be used for heating the same.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Beschattungselement und das Absorptionselement unbeweglich miteinander verbunden sind. Insbesondere können sie bezogen auf die Längsachse drehfest miteinander verbunden sein. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, das solarthermische Element insgesamt, also als Baueinheit, um seine Längsachse zu verdrehen. Dabei werden das Absorptionselement und das Beschattungselement beispielsweise gemeinsam um die Längsachse verdreht, um so das Absorptionselement in definierter Weise ganz oder teilweise mit dem Beschattungselement zu verdecken.According to a further preferred embodiment of the invention, it can be provided that the shading element and the absorption element are immovably connected to one another. In particular, they can be connected to one another in a rotationally fixed manner relative to the longitudinal axis. Such a configuration makes it possible, in particular, to rotate the solar thermal element as a whole, ie as a structural unit, about its longitudinal axis. In this case, the absorption element and the shading element are, for example, rotated together about the longitudinal axis in order to completely or partially cover the absorption element with the shading element in a defined manner.
Vorzugsweise ist das solarthermische Element um die Längsachse verdrehbar angeordnet oder ausgebildet. Auf diese Weise kann es in gewünschter Weise optimal auf die Sonne ausgerichtet werden, also beispielsweise abhängig vom Sonnenstand mit dem Lauf der Sonne mitgeführt werden. Diese Ausrichtung ist vorteilhaft sowohl bei der Wärmegewinnung mit dem Absorptionselement als auch bei der Stromerzeugung mit dem mindestens einen Photovoltaikelement. Eine Nachführung ermöglicht insbesondere den Wirkungsquerschnitt des solarthermischen Elements zu maximieren, und zwar in Abhängigkeit des Sonnenstands, und dies für Strom- und Wärmeerzeugung. Außerdem kann so das Absorptionselement durch ein Beschattungselement, welches am solarthermischen Element angeordnet oder ausgebildet ist, ganz oder teilweise beschattet werden.The solar thermal element is preferably arranged or designed such that it can be rotated about the longitudinal axis. In this way, it can be optimally aligned with the sun in the desired manner, that is, for example, it can be carried along with the course of the sun depending on the position of the sun. This alignment is advantageous both when generating heat with the absorption element and when generating electricity with the at least one photovoltaic element. A tracking allows in particular to maximize the effective cross section of the solar thermal element, depending on the position of the sun, and this for electricity and heat generation. In addition, the absorption element can be covered by a shading element attached to the solar thermal element arranges or is trained to be fully or partially shaded.
Vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine Absorptionselement in Form eines solarthermischen Röhrenkollektors ausgebildet ist. Beispielsweise kann die solarthermische Vorrichtung so aus herkömmlichen Standardkomponenten gebildet werden. Insbesondere ist es günstig, wenn der solarthermische Röhrenkollektor mindestens einen Vorlaufkanal und mindestens einen Rücklaufkanal zum Durchströmen mit einem Wärmetauscherfluid umfasst. So kann ein Wärmetauscherfluid den Röhrenkollektor durchströmen und mit dem Absorptionselement aufgenommene Wärme ableiten, beispielsweise zu einem Wärmespeicher. Der solarthermische Röhrenkollektor kann insbesondere auch mindestens ein in sich geschlossenes Wärmerohr umfassen. Der Röhrenkollektor wird bei dieser Ausgestaltung nicht von einem Wärmetauscherfluid durchströmt, sondern umfasst eine sogenannte „Heatpipe“, also einen wärmeleitenden Kern, welcher die mit dem Absorptionselement aufgenommene solare Wärme aus dem Röhrenkollektor ableitet, beispielsweise zu einem Ende desselben hin. Dort kann beispielsweise eine Wärmetauschereinrichtung vorgesehen sein, um die mit dem Wärmerohr zugeführte Wärme insbesondere über ein Wärmetauscherfluid abzuleiten, beispielsweise zu einem Wärmespeicher.It is advantageous if the at least one absorption element is designed in the form of a solar thermal tube collector. For example, the solar thermal device can be formed from conventional standard components. In particular, it is favorable if the solar thermal tube collector comprises at least one flow channel and at least one return channel for a heat exchanger fluid to flow through. A heat exchange fluid can thus flow through the tube collector and dissipate heat absorbed by the absorption element, for example to a heat accumulator. The solar thermal tube collector can in particular also include at least one self-contained heat pipe. In this embodiment, the tube collector does not have a heat exchange fluid flowing through it, but instead comprises a so-called “heat pipe”, i.e. a thermally conductive core, which dissipates the solar heat absorbed by the absorption element from the tube collector, for example to one end of the same. A heat exchanger device can be provided there, for example, in order to dissipate the heat supplied with the heat pipe, in particular via a heat exchanger fluid, for example to a heat accumulator.
Um das solarthermische Element in gewünschter Weise beispielsweise einem Lauf der Sonne im Tagesverlauf nachführen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die solarthermische Vorrichtung eine Antriebseinrichtung umfasst zum Drehen des mindestens einen solarthermischen Elements um die Längsachse.In order to be able to track the course of the sun over the course of the day with the solar thermal element in the desired manner, for example, it is advantageous if the solar thermal device comprises a drive device for rotating the at least one solar thermal element about the longitudinal axis.
Vorzugsweise umfasst die mindestens eine Antriebseinrichtung mindestens einen motorischen Antrieb. So lässt sich eine Ausrichtung des mindestens einen solarthermischen Elements auf einfache Weise steuern oder regeln.The at least one drive device preferably comprises at least one motor drive. An alignment of the at least one solar thermal element can thus be controlled or regulated in a simple manner.
Günstig ist es, wenn der motorische Antrieb in Form eines mechanischen und/oder elektrischen Antriebs ausgebildet ist. So kann das mindestens eine solarthermische Element beispielsweise manuell oder auch vollautomatisch in eine gewünschte Ausrichtstellung bewegt werden. Beispielsweise kann es so ausgerichtet werden, dass in erster Linie solare Strahlung mit dem Absorptionselement direkt als Wärme aufgenommen und/oder mit einem Photovoltaikelement zur Erzeugung von elektrischem Strom genutzt werden kann.It is favorable if the motor drive is designed in the form of a mechanical and/or electrical drive. For example, the at least one solar thermal element can be moved manually or fully automatically into a desired alignment position. For example, it can be aligned in such a way that primarily solar radiation can be absorbed directly as heat with the absorption element and/or can be used with a photovoltaic element to generate electricity.
Vorteilhaft ist es, wenn der mechanische Antrieb in Form eines hydraulischen und/oder pneumatischen Antriebs ausgebildet ist. Auf diese Weise kann das mindestens eine solarthermische Element einfach und sicher in eine gewünschte Stellung bewegt werden.It is advantageous if the mechanical drive is in the form of a hydraulic and/or pneumatic drive. In this way, the at least one solar thermal element can be easily and safely moved to a desired position.
Vorzugsweise ist der elektrische Antrieb in Form eines Elektromotors ausgebildet. So können insbesondere wartungsarme solarthermische Vorrichtungen ausgebildet werden. Günstigerweise ist der Elektromotor in Form eines Schrittmotors oder eines Servomotors ausgebildet. Diese ermöglichen es insbesondere, Bewegungsstellungen des mindestens einen solarthermischen Elements, insbesondere Rotationsstellungen bezogen auf die Längsachse, in definierter Weise und mit hoher Genauigkeit vorgeben zu können.The electric drive is preferably designed in the form of an electric motor. In particular, low-maintenance solar thermal devices can be formed in this way. The electric motor is favorably designed in the form of a stepper motor or a servo motor. These make it possible, in particular, to be able to specify movement positions of the at least one solar thermal element, in particular rotational positions in relation to the longitudinal axis, in a defined manner and with great accuracy.
Günstig ist es, wenn die Antriebseinrichtung mindestens ein vom mindestens einen Motor angetriebenes erstes Antriebselement umfasst, wenn das mindestens eine solarthermische Element mindestens ein zweites Antriebselement umfasst und wenn das mindestens eine erste Antriebselement und das mindestens eine zweiten Antriebselement zusammenwirkend angeordnet oder ausgebildet sind zum Übertragen einer Antriebskraft des Motors auf das mindestens eine solarthermische Element zum Drehen desselben um die Längsachse. Beispielsweise können zusammenwirkende Antriebselement in Form einer Antriebskette und eines Antriebsrads beispielsweise eines Zahnrads, ausgebildet sein. Statt einer Kette kann alternativ auch ein Riemen vorgesehen sein, mit oder ohne Verzahnung, um ein Antriebsrad, welches mit dem solarthermischen Element gekoppelt ist, anzutreiben zum Bewegen des solarthermischen Elements, insbesondere zum Verdrehen um seine Längsachse.It is favorable if the drive device comprises at least one first drive element driven by at least one motor, if the at least one solar thermal element comprises at least one second drive element and if the at least one first drive element and the at least one second drive element are arranged or designed to work together to transmit a Driving force of the engine on the at least one solar thermal element to rotate the same about the longitudinal axis. For example, interacting drive elements can be designed in the form of a drive chain and a drive wheel, for example a toothed wheel. Alternatively, instead of a chain, a belt can also be provided, with or without teeth, in order to drive a drive wheel, which is coupled to the solar thermal element, in order to move the solar thermal element, in particular to rotate it about its longitudinal axis.
Auf einfache und kompakte Weise lässt sich die solarthermische Vorrichtung ausbilden, wenn das mindestens eine erste Antriebselement in Form einer Antriebsspindel ausgebildet ist und wenn das mindestens eine zweite Antriebselement in Form eines zur Antriebsspindel korrespondierenden Zahnrads ausgebildet ist. So kann beispielsweise die Antriebsspindel eine Längsachse definieren, welche quer, insbesondere senkrecht, zu einer vom korrespondierenden Zahnrad definierten Zahnradlängsachse orientiert ist. So kann insbesondere auf aufwendige Winkelgetriebe zum Umlenken einer Antriebskraft verzichtet werden.The solar thermal device can be designed in a simple and compact manner if the at least one first drive element is designed in the form of a drive spindle and if the at least one second drive element is designed in the form of a gear wheel corresponding to the drive spindle. For example, the drive spindle can define a longitudinal axis which is oriented transversely, in particular perpendicularly, to a longitudinal axis of the gearwheel defined by the corresponding gearwheel. In particular, it is possible to dispense with complex angle gears for deflecting a driving force.
Vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine erste Antriebselement eine erste Antriebselementlängsachse definiert, wenn das das mindestens eine zweite Antriebselement eine zweite Antriebselementlängsachse definiert und wenn die erste Antriebselementlängsachse quer, insbesondere senkrecht, zu einer die zweite Antriebselementlängsachse enthaltenden Ebene verläuft. So können die solarthermischen Vorrichtungen insbesondere kompakt ausgebildet werden. Beispielsweise kann die Antriebseinrichtung mit den Antriebselementen an einem Ende der solarthermischen Elemente angeordnet oder ausgebildet werden. Beispielsweise kann die erste Antriebselementlängsachse durch eine Antriebsspindel definiert werden, die senkrecht zu den Längsachsen der solarthermischen Elemente verläuft. Insbesondere ermöglicht es eine derartige Ausgestaltung der Antriebseinrichtung, genügend Bauraum für Wärmetauscher zu belassen zum Abführen von mit dem solarthermischen Element aufgenommener Wärme über ein Wärmetauscherfluid.It is advantageous if the at least one first drive element defines a first longitudinal axis of the drive element, if the at least one second drive element defines a second longitudinal axis of the drive element and if the first longitudinal axis of the drive element runs transversely, in particular perpendicularly, to a plane containing the second longitudinal axis of the drive element. So the solar thermal devices can come in particular pact be trained. For example, the drive device with the drive elements can be arranged or formed at one end of the solar thermal elements. For example, the first drive element longitudinal axis can be defined by a drive spindle that runs perpendicular to the longitudinal axes of the solar thermal elements. In particular, such an embodiment of the drive device makes it possible to leave enough installation space for heat exchangers to dissipate heat absorbed by the solar thermal element via a heat exchanger fluid.
Besonders einfach und kompakt lässt sich die solarthermische Vorrichtung ausbilden, wenn die Längsachse die zweite Antriebselementlängsachse definiert. Beispielsweise kann das zweite Antriebselement in Form eines Zahnrads direkt an einem Ende des solarthermischen Elements angeordnet sein, beispielsweise drehfest mit diesem.The solar thermal device can be designed in a particularly simple and compact manner if the longitudinal axis defines the second longitudinal axis of the drive element. For example, the second drive element can be arranged in the form of a gear wheel directly at one end of the solar thermal element, for example non-rotatably with it.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehenen sein, dass die solarthermische Vorrichtung eine Reinigungseinrichtung zum Reinigen des mindestens einen solarthermischen Elements umfasst. Die Reinigungseinrichtung ist insbesondere ausgebildet, um das mindestens eine solarthermische Element von Verschmutzung zu befreien. Verschmutzung in diesem Sinne ist insbesondere auch Schnee oder jede andere Form von natürlichem Niederschlag, welcher das mindestens eine solarthermische Element ganz oder teilweise bedecken kann, wodurch solare Strahlung nicht mehr oder nur noch eingeschränkt auf das Absorptionselement auftreffen kann. Insbesondere kann durch die Reinigungseinrichtung ein Wirkungsgrad der solarthermischen Vorrichtung im Betrieb verbessert werden, da sich so Verschmutzungen aller Art vom mindestens einen solarthermischen Element in gewünschter und definierter Weise beseitigen lassen.According to a further preferred embodiment of the invention, it can be provided that the solar thermal device comprises a cleaning device for cleaning the at least one solar thermal element. The cleaning device is designed in particular to remove dirt from the at least one solar thermal element. Pollution in this sense is in particular snow or any other form of natural precipitation, which can completely or partially cover the at least one solar thermal element, as a result of which solar radiation can no longer or only to a limited extent impinge on the absorption element. In particular, the efficiency of the solar thermal device during operation can be improved by the cleaning device, since dirt of all kinds can be removed from the at least one solar thermal element in a desired and defined manner.
Günstig ist es, wenn die Reinigungseinrichtung mindestens eine von der Antriebseinrichtung angetriebenes, insbesondere rotierendes, Reinigungselement umfasst. Beispielsweise kann das Reinigungselement in Form einer Rundbürste ausgebildet sein. Das Reinigungselement kann insbesondere zwischen zwei benachbarten solarthermischen Elementen angeordnet sein und sich parallel zu deren Längsachse erstrecken. Die Reinigungsbürsten können insbesondere mit einer Antriebseinrichtung gedreht werden, die analog der Antriebseinrichtung für die solarthermischen Elemente ausgebildet ist. Beispielsweise kann derselbe Antrieb sowohl für die Reinigungselemente als auch für die solarthermischen Elemente genutzt werden. Dabei lassen sich unterschiedliche Umdrehungsgeschwindigkeiten realisieren. Die Reinigungselemente können insbesondere biegeschlaffe Lappenstreifen, wie sie in Autowaschanlagen genutzt werden, umfassen. Ein Kontakt zu den solarthermischen Elementen erfolgt dann bei entsprechend hoher Drehzahl aufgrund der Zentrifugalkraft. Diese Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass zur Reinigung von zwei benachbarten solarthermischen Elementen nur ein solches rotierendes Reinigungselement benötigt wird. Dadurch kann die Zahl der Reinigungselemente im Vergleich zu feststehenden Wischlippen auf die Hälfte reduziert werden.It is favorable if the cleaning device comprises at least one cleaning element driven, in particular rotating, by the drive device. For example, the cleaning element can be designed in the form of a round brush. The cleaning element can in particular be arranged between two adjacent solar thermal elements and extend parallel to their longitudinal axis. The cleaning brushes can in particular be rotated with a drive device which is designed analogously to the drive device for the solar thermal elements. For example, the same drive can be used both for the cleaning elements and for the solar thermal elements. Different rotational speeds can be realized. The cleaning elements can include, in particular, limp cloth strips such as are used in car washes. Contact with the solar thermal elements then occurs at a correspondingly high speed due to the centrifugal force. This configuration has the particular advantage that only one such rotating cleaning element is required to clean two adjacent solar thermal elements. As a result, the number of cleaning elements can be reduced by half compared to fixed wiper lips.
Vorteilhaft ist es, wenn Reinigungseinrichtung mindestens ein Reinigungselement umfasst, wenn das mindestens eine Reinigungselement mindestens einem solarthermischen Element zugeordnet ist und wenn das mindestens eine Reinigungselement und das diesem zugeordnete mindestens eine solarthermische Element relativ zueinander bewegbar angeordnet sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, das mindestens eine Reinigungselement und das mindestens eine solarthermische Element relativ zueinander zu bewegen, wobei im Zusammenwirken derselben das solarthermische Element gereinigt werden kann, also insbesondere von Verschmutzungen oder Niederschlägen aller Art ganz oder teilweise befreit werden kann. Eine Zuordnung mindestens eines Reinigungselements zu einem solarthermischen Element kann insbesondere erreicht werden, wenn das Reinigungselement feststehend angeordnet ist, beispielsweise relativ zu einem Gebäude, und eine Relativbewegung erreicht wird durch Bewegen des mindestens einen solarthermischen Elements relativ zum Reinigungselement. Es ist jedoch auch denkbar, das mindestens eine Reinigungselement am solarthermischen Element selbst anzuordnen, so dass mit dem mindestens einen Reinigungselement im Zusammenwirken mit benachbarten solarthermischen Elementen diese gereinigt werden können. Bei einer Verdrehung des mindestens einen solarthermischen Elements kann so mit dem Reinigungselement ein benachbart angeordnetes solarthermisches Element auf der einen und ein weiteres solarthermisches Element auf der anderen Seite des solarthermischen Elements, welches das mindestens eine Reinigungselement trägt, aufgrund einer Relativbewegung gereinigt werden.It is advantageous if the cleaning device comprises at least one cleaning element, if the at least one cleaning element is assigned to at least one solar thermal element and if the at least one cleaning element and the at least one solar thermal element assigned to it are arranged such that they can be moved relative to one another. This configuration makes it possible in particular to move the at least one cleaning element and the at least one solar thermal element relative to one another, whereby the solar thermal element can be cleaned in cooperation with them, i.e. in particular dirt or precipitation of all kinds can be completely or partially freed. At least one cleaning element can be assigned to a solar thermal element in particular if the cleaning element is fixed, for example relative to a building, and a relative movement is achieved by moving the at least one solar thermal element relative to the cleaning element. However, it is also conceivable for the at least one cleaning element to be arranged on the solar thermal element itself, so that the at least one cleaning element can be used in cooperation with neighboring solar thermal elements to clean them. If the at least one solar thermal element is twisted, the cleaning element can be used to clean an adjacent solar thermal element on one side and another solar thermal element on the other side of the solar thermal element, which carries the at least one cleaning element, due to a relative movement.
Vorzugsweise erstreckt sich das mindestens eine Reinigungselement parallel oder im Wesentlichen parallel zur Längsachse. Diese Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, mit dem mindestens einen Reinigungselement ein zugeordnetes solarthermisches Element auf seiner gesamten Länge zu reinigen, beispielsweise indem das mindestens eine Reinigungselement an einer äußeren Oberfläche des solarthermischen Elements entlanggleitet, beispielsweise einer äußeren Oberfläche einer Schutzhülle des solarthermischen Elements.The at least one cleaning element preferably extends parallel or substantially parallel to the longitudinal axis. This configuration makes it possible in particular to use the at least one cleaning element to clean an associated solar thermal element over its entire length, for example by the at least one cleaning element sliding along an outer surface of the solar thermal element, for example an outer surface of a protective cover of the solar thermal element.
Einfach und kostengünstig lässt sich die solarthermische Vorrichtung ausbilden, wenn das mindestens eine Reinigungselement in Form einer Wischbürste oder in Form einer Wischlippe ausgebildet ist. Denkbar sind insbesondere Kombinationen von Wischbürsten und Wischlippen, um beispielsweise eine äußere Oberfläche eines solarthermischen Elements von Regen oder Schnee oder sonstigen Verschmutzungen zu befreien. Die Wischbürste kann insbesondere feststehend oder rotierend angeordnet oder ausgebildet sein.The solar thermal device can be designed in a simple and cost-effective manner if the at least one cleaning element is designed in the form of a wiping brush or in the form of a wiping lip. In particular, combinations of wiping brushes and wiping lips are conceivable, for example to remove rain or snow or other dirt from an outer surface of a solar thermal element. The mopping brush can in particular be arranged or designed to be stationary or rotating.
Günstig ist es, wenn das mindestens eine Reinigungselement am mindestens einen solarthermischen Element angeordnet oder ausgebildet ist. Eine solche Anordnung ermöglicht es insbesondere, mit dem mindestens einen Reinigungselement im Zusammenwirken mit benachbart angeordneten solarthermischen Elementen die benachbarten solarthermischen Elemente zu reinigen. So kann das mindestens eine Reinigungselement beispielsweise zur Reinigung von zwei zum solarthermischen Element, welches das mindestens eine Reinigungselement trägt, benachbarten solarthermischen Elementen genutzt werden.It is favorable if the at least one cleaning element is arranged or formed on the at least one solar thermal element. Such an arrangement makes it possible in particular to clean the adjacent solar thermal elements with the at least one cleaning element in cooperation with adjacently arranged solar thermal elements. For example, the at least one cleaning element can be used to clean two solar thermal elements that are adjacent to the solar thermal element that carries the at least one cleaning element.
Um eine optimale Reinigungsleistung erzielen zu können, ist es vorteilhaft, wenn zwei Reinigungselemente am mindestens einen solarthermischen Element angeordnet oder ausgebildet sind. So können gleichzeitig zwei benachbarte solarthermische Elemente mit jeweils einem der beiden Reinigungselemente aufgrund einer Relativbewegung gereinigt werden.In order to be able to achieve an optimal cleaning performance, it is advantageous if two cleaning elements are arranged or formed on at least one solar thermal element. In this way, two adjacent solar thermal elements can each be cleaned with one of the two cleaning elements due to a relative movement.
Ein besonders kompakter und einfacher Aufbau der solarthermischen Vorrichtung kann insbesondere erreicht werden, wenn das mindestens Reinigungselement am Trägerelement angeordnet oder ausgebildet ist. So kann es insbesondere so angeordnet werden, dass es die Absorption solarer Strahlung durch das solarthermische Element nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt.A particularly compact and simple construction of the solar thermal device can be achieved in particular if at least the cleaning element is arranged or formed on the carrier element. In particular, it can be arranged in such a way that it does not impair the absorption of solar radiation by the solar thermal element, or impairs it only insignificantly.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass jedem solarthermischen Element mindestens ein Windrad zugeordnet ist. Das mindestens eine Windrad, auch als Windgenerator bezeichenbar, kann insbesondere ausgebildet sein, um elektrischen Strom zu erzeugen. Mithin kann es also zur Stromerzeugung dienen. Beispielsweise kann so eine entlang oder über dem solarthermischen Element aufsteigende Luftströmung genutzt werden, um zusätzlich Strom zu erzeugen.According to a further preferred embodiment of the invention, it can be provided that each solar thermal element is assigned at least one wind turbine. The at least one wind wheel, also referred to as a wind generator, can be designed in particular to generate electricity. It can therefore be used to generate electricity. For example, an air flow rising along or above the solar thermal element can be used to generate additional electricity.
Vorzugsweise ist das Windrad im Bereich eines ersten Endes des solarthermischen Elements angeordnet. Vorzugsweise ist es im Bereich desjenigen Endes des solarthermischen Elements angeordnet, welches bezogen auf die Schwerkraftrichtung höher positioniert ist. So kann aufsteigende warme Luft zum Antreiben des Windrads in optimaler Weise genutzt werden.The wind wheel is preferably arranged in the area of a first end of the solar thermal element. It is preferably arranged in the region of that end of the solar thermal element which is positioned higher in relation to the direction of gravity. In this way, rising warm air can be optimally used to drive the wind turbine.
Günstig ist es, wenn jedes Windrad angeordnet oder ausgebildet ist zum Antreiben eines Stromgenerators zum Erzeugen von elektrischem Strom. So kann insbesondere Windenergie zusätzlich genutzt werden, um beispielsweise ein Gebäude mit elektrischem Strom zu versorgen. Insbesondere kann eine thermische Luftströmung, die durch die solarthermische Vorrichtung aufgrund von an die Umgebung abgegebener Wärme erzeugt wird, weiter genutzt werden, um elektrischen Strom zu erzeugen. Der Windgenerator kann den Stromgenerator insbesondere auch umfassen.It is favorable if each wind turbine is arranged or designed to drive a power generator for generating electrical power. In particular, wind energy can also be used to supply a building with electricity, for example. In particular, a thermal air flow that is generated by the solar thermal device due to heat given off to the environment can be further used to generate electricity. The wind generator can in particular also include the power generator.
Vorteilhaft ist es, wenn die Reinigungseinrichtung das mindestens eine Windrad umfasst und wenn das Windrad antreibbar ausgebildet ist. Insbesondere kann das Windrad ausgebildet sein zum Antreiben mit elektrischem Strom zum Erzeugen eines Reinigungsluftstroms. Der Reinigungsluftstrom kann insbesondere zum Abblasen von Schnee und Verschmutzungen vom mindestens einem solarthermischen Element genutzt werden. Zusätzlich oder alternativ zu Wischlippen oder Wischbürsten können so Verschmutzungen, die sich auf einfache Weise abblasen lassen, beispielsweise Blätter oder dergleichen, mit den Windrädern von der solarthermischen Vorrichtung entfernen lassen.It is advantageous if the cleaning device comprises the at least one wind wheel and if the wind wheel is designed to be drivable. In particular, the wind wheel can be designed to be driven with electric power to generate a cleaning air flow. The cleaning air flow can be used in particular to blow off snow and dirt from at least one solar thermal element. In addition or as an alternative to wiping lips or wiping brushes, dirt that can be easily blown off, for example leaves or the like, can be removed from the solar thermal device using the wind turbines.
Vorteilhaft ist es, wenn das solarthermische Element mindestens ein Luftleitelement umfasst zum Führen einer Luftströmung. Das mindestens eine Luftleitelement dient also insbesondere dem Zweck, eine Luftströmung entlang des solarthermischen Elements oder zwischen zwei benachbarten solarthermischen Elementen zu führen, beispielsweise zu einem Windrad hin, um so einen Wirkungsgrad der solarthermischen Vorrichtung weiter zu verbessern, und zwar indem das Windrad zur Stromerzeugung genutzt wird.It is advantageous if the solar thermal element comprises at least one air guiding element for guiding an air flow. The at least one air guiding element thus serves in particular the purpose of guiding an air flow along the solar thermal element or between two adjacent solar thermal elements, for example towards a wind turbine, in order to further improve the efficiency of the solar thermal device by using the wind turbine to generate electricity will.
Vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine Luftleitelement in Form eines sich parallel oder im Wesentlichen parallel zur Längsachse erstreckenden Vorsprungs ausgebildet ist und/oder von der Schutzhülle umfasst ist, beispielsweise vom Trägerelement. Das mindestens eine Luftleitelement kann beispielsweise bei einem verdrehbar angeordneten solarthermischen Element so auch auf einfache Weise in eine bestimmte Stellung gebracht werden, um eine Luftströmung in optimaler Weise zu einem Windrad zu führen. Insbesondere dann, wenn keine solare Strahlung auf die solarthermische Vorrichtung auftrifft, also insbesondere bei Nacht oder sehr starker Bewölkung, können so die solarthermischen Elemente mit den Luftleitelementen in optimaler Weise ausgerichtet werden, um die Erzeugung von elektrischem Strom mit einem oder mehreren Windrädern zu optimieren.It is advantageous if the at least one air guiding element is designed in the form of a projection extending parallel or substantially parallel to the longitudinal axis and/or is encompassed by the protective cover, for example by the carrier element. The at least one air guiding element can also be brought into a specific position in a simple manner, for example in the case of a rotatably arranged solar thermal element, in order to optimally guide an air flow to a wind turbine. In particular, when no solar radiation impinges on the solar thermal device, ie especially at night or when it is very cloudy, the solar thermal elements with the air guiding elements can work in an optimal manner be aligned to optimize the generation of electricity with one or more wind turbines.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner bei einem solarthermischen Modul der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die solarthermische Vorrichtung in Form einer der oben beschriebenen solarthermischen Vorrichtungen ausgebildet ist.The object stated at the outset is also achieved according to the invention in a solar thermal module of the type described at the outset in that the solar thermal device is designed in the form of one of the solar thermal devices described above.
Ein solarthermisches Modul in der beschriebenen Weise weiterzubilden weist die bereits oben im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen von solarthermischen Vorrichtungen beschriebenen Vorteile auf.Developing a solar thermal module in the manner described has the advantages already described above in connection with preferred embodiments of solar thermal devices.
Vorzugsweise umfasst das solarthermische Modul eine Mehrzahl von solarthermischen Vorrichtungen. So können beispielsweise solarthermische Module mit einer identischen oder unterschiedlichen Anzahl von solarthermischen Vorrichtungen bereitgestellt werden, um an Gebäuden, beispielsweise Fassaden oder Dächern derselben, oder auch an Zäunen von Grundstücken angeordnet zu werden, um Wärme und Strom aus Sonnen- und Windenergie zu gewinnen. Beispielsweise können fünf, 10, 15 oder auch jede beliebige andere Anzahl solarthermischer Vorrichtungen zu einem solarthermischen Modul verbaut werden. Jedes solarthermische Modul kann optional eine entsprechende Anzahl von Windrädern umfassen. Eine solche Modulbauweise hat insbesondere den Vorteil, dass eine Montage solarthermischer Vorrichtungen an einem Gebäude vereinfacht wird, da lediglich das solarthermische Modul am Gebäude befestigt werden muss und nicht jede solarthermische Vorrichtung einzeln.The solar thermal module preferably comprises a plurality of solar thermal devices. For example, solar thermal modules can be provided with an identical or different number of solar thermal devices to be arranged on buildings, such as facades or roofs of the same, or on fences of properties to gain heat and electricity from solar and wind energy. For example, five, 10, 15 or any other number of solar thermal devices can be built into a solar thermal module. Each solar thermal module can optionally include a corresponding number of wind turbines. Such a modular design has the particular advantage that it simplifies the installation of solar thermal devices on a building, since only the solar thermal module has to be attached to the building and not each solar thermal device individually.
Um solarthermische Module mit hoher Effizienz ausbilden zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Absorptionselemente der solarthermischen Vorrichtungen parallel zueinander angeordnet sind. So ist es insbesondere möglich, eine durch das solarthermische Modul vorgegebene Fläche optimal mit solarthermischen Elementen zu bestücken.In order to be able to form solar thermal modules with high efficiency, it is advantageous if the absorption elements of the solar thermal devices are arranged parallel to one another. In particular, it is possible to optimally equip an area specified by the solar thermal module with solar thermal elements.
Für die Handhabung des solarthermischen Moduls ist es vorteilhaft, wenn es einen Halterahmen umfasst und wenn das mindestens eine Reinigungselement am Halterahmen feststehend und mit einem freien Ende in Richtung auf die zugeordnete solarthermische Vorrichtung angeordnet oder ausgebildet ist. So lassen sich ein oder mehrere Reinigungselemente auf einfache Weise mit Halterahmen anordnen und positionieren, um dann infolge einer Bewegung des solarthermischen Elements relativ zum mindestens einen Reinigungselement eine Reinigung desselben zu bewirken.For the handling of the solar thermal module it is advantageous if it comprises a holding frame and if the at least one cleaning element is arranged or formed stationary on the holding frame and with a free end in the direction of the assigned solar thermal device. In this way, one or more cleaning elements can be arranged and positioned in a simple manner with holding frames, in order to then clean the same as a result of a movement of the solar thermal element relative to the at least one cleaning element.
Vorzugsweise definieren benachbarte solarthermische Elemente zwischen sich einen Strömungskanal. So kann beispielsweise Luft durch den Strömungskanal in definierter Weise geführt werden, beispielsweise zu einem Windrad, welches an einem Ende des Strömungskanals angeordnet oder ausgebildet ist.Preferably, adjacent solar thermal elements define a flow channel between them. For example, air can be guided through the flow channel in a defined manner, for example to a wind turbine that is arranged or formed at one end of the flow channel.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Windrad an einem ersten, entgegen der Schwerkraftrichtung erhöhten Ende des Strömungskanals angeordnet. So kann eine thermisch bewirkte Luftströmung oder aber auch eine durch Wind verursachte Luftströmung durch den Strömungskanal geführt und zum Windrad geleitet werden, insbesondere zur Stromerzeugung.The at least one wind turbine is preferably arranged at a first end of the flow channel that is elevated against the direction of gravity. A thermally induced air flow or an air flow caused by the wind can be guided through the flow channel and directed to the wind turbine, in particular for generating electricity.
Vorteilhaft ist es, wenn jedem Windrad ein Luftführungselement zugeordnet ist und wenn das Luftführungselement am ersten Ende des Strömungskanals angeordnet oder ausgebildet ist. Ein solches Luftführungselement kann insbesondere dazu dienen, strömende Luft in definierter Weise zum Windrad zu leiten. It is advantageous if each wind turbine is assigned an air guiding element and if the air guiding element is arranged or formed at the first end of the flow channel. Such an air guiding element can be used in particular to direct flowing air to the wind turbine in a defined manner.
Beispielsweise kann das Luftführungselement einen größeren Wirkungsquerschnitt aufweisen als das Windrad, so dass mehr Luft zum Windrad geführt werden kann, als ohne ein solches Luftführungselement zum Windrad gelangen würde. Beispielsweise kann das Luftführungselement trichterförmig oder im Wesentlichen trichterförmig ausgebildet sein.For example, the air guiding element can have a larger effective cross section than the wind turbine, so that more air can be guided to the wind turbine than would reach the wind turbine without such an air guiding element. For example, the air guiding element can be funnel-shaped or essentially funnel-shaped.
Vorteilhaft ist es, wenn dem mindestens einen solarthermischen Element ein Wärmeübertragungselement zugeordnet ist zum Übertragen von mit dem Absorptionselement aufgenommener Wärme auf ein das Wärmeübertragungselement durchströmendes Wärmetauscherfluid. Das Wärmeübertragungselement kann insbesondere am solarthermischen Modul feststehend angeordnet oder ausgebildet sein und mit dem solarthermischen Element oder einer Komponente desselben in thermischem Kontakt stehen.It is advantageous if the at least one solar thermal element is assigned a heat transfer element for transferring heat absorbed by the absorption element to a heat exchanger fluid flowing through the heat transfer element. The heat transfer element can in particular be arranged or formed in a fixed manner on the solar thermal module and be in thermal contact with the solar thermal element or a component thereof.
Vorzugsweise ist das Wärmeübertragungselement am ersten Ende des solarthermischen Elements angeordnet oder ausgebildet. So kann Wärme vom solarthermischen Element zu einem Ende desselben geführt und dort auf das Wärmeübertragungselement und von diesen dann auf ein Wärmetauscherfluid übertragen werden, um die mit dem Absorptionselement des solarthermischen Elements aufgenommene Wärme beispielsweise zu einem Wärmespeicher zu führen.The heat transfer element is preferably arranged or formed at the first end of the solar thermal element. Thus, heat can be guided from the solar thermal element to one end of the same and then transferred there to the heat transfer element and from there to a heat exchange fluid in order to conduct the heat absorbed by the absorption element of the solar thermal element, for example, to a heat accumulator.
Günstig ist es, wenn das Absorptionselement ein Wärmeleitelement umfasst und wenn das Wärmeübertragungselement mit dem Wärmeleitelement thermisch wirkverbunden ist. So kann Wärme, die vom Absorptionselement durch Absorption solarer Strahlung aufgenommen wurde über das Wärmeleitelement auf das Wärmeübertragungselement übertragen werden.It is favorable if the absorption element comprises a heat-conducting element and if the heat-transfer element has the heat-conducting element is thermally connected. In this way, heat that has been absorbed by the absorption element by absorbing solar radiation can be transferred to the heat transfer element via the heat-conducting element.
Um eine beliebige Ausrichtung des solarthermischen Elements relativ zum solarthermischen Modul zu ermöglichen, insbesondere zum Nachführen des Sonnenlaufs oder zum wahlweisen Aktivieren eines Photovoltaikelements oder des Absorptionselements, ist es vorteilhaft, wenn das Absorptionselement und das Wärmeübertragungselement relativ zueinander um die Längsachse verdrehbar angeordnet oder ausgebildet sind. Dies ermöglicht es wie bereits oben erläutert, das solarthermische Element auch zur Wärmegewinnung dem Sonnenlauf nachzuführen. Es ist somit sowohl ein „Photovoltaiktracking“ als auch ein „Solarthermietracking“ möglich.In order to allow any alignment of the solar thermal element relative to the solar thermal module, in particular for tracking the course of the sun or for selectively activating a photovoltaic element or the absorption element, it is advantageous if the absorption element and the heat transfer element are arranged or designed such that they can be rotated relative to one another about the longitudinal axis. As already explained above, this makes it possible for the solar thermal element to also track the course of the sun to generate heat. Both "photovoltaic tracking" and "solar thermal tracking" are therefore possible.
Ferner ist es günstig, wenn das solarthermische Modul mindestens eine Messeinrichtung umfasst zum Messen einer auf das Modul auftreffenden Lichtintensität, einer Außentemperatur und/oder einer Umgebungsfeuchtigkeit. Die mindestens eine Messeinrichtung, auch als Messeinheit bezeichnet, kann somit genutzt werden, um Umgebungsparameter zu messen, die dann beispielsweise in einer zentralen Steuereinrichtung oder einer dem solarthermischen Modul zugeordneten Steuereinrichtung verarbeitet werden können, um beispielsweise solarthermische Elemente des solarthermischen Moduls in gewünschter Weise auszurichten.Furthermore, it is favorable if the solar thermal module comprises at least one measuring device for measuring a light intensity incident on the module, an outside temperature and/or an ambient humidity. The at least one measuring device, also referred to as a measuring unit, can thus be used to measure environmental parameters, which can then be processed, for example, in a central control device or in a control device assigned to the solar thermal module, for example in order to align solar thermal elements of the solar thermal module in the desired way.
Vorzugsweise umfasst die mindestens eine Messeinrichtung mindestens einen Lichtsensor, mindestens einen Regensensor und/oder mindestens einen Temperatursensor. So lassen sich eine auf das solarthermische Modul auftretende Lichtintensität, Niederschlag sowie eine Umgebungstemperatur in definierter Weise bestimmen. Die Messwerte können insbesondere weiterverarbeitet werden, um solarthermische Vorrichtungen des solarthermischen Moduls gezielt anzusteuern, beispielsweise um sie in eine an die Umgebungsparameter angepasste Stellung zu bewegen.The at least one measuring device preferably comprises at least one light sensor, at least one rain sensor and/or at least one temperature sensor. In this way, a light intensity occurring on the solar thermal module, precipitation and an ambient temperature can be determined in a defined manner. In particular, the measured values can be further processed in order to specifically control solar thermal devices of the solar thermal module, for example in order to move them into a position adapted to the environmental parameters.
Vorteilhaft ist es, wenn die Antriebseinrichtung ausgebildet ist zum synchronen Drehen aller solarthermischen Elemente. Insbesondere kann diese ausgebildet sein, um alle solarthermischen Elemente eines solarthermischen Moduls gemeinsam synchron zu drehen. So kann ein einfacher und kompakter Aufbau des solarthermischen Moduls erreicht werden. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere vorteilhaft, wenn Reinigungselemente einer Reinigungseinrichtung am solarthermischen Modul feststehend angeordnet und jeweils nur an einem einzigen solarthermischen Element zugeordnet sind.It is advantageous if the drive device is designed for synchronous rotation of all solar thermal elements. In particular, this can be designed to synchronously rotate all solar thermal elements of a solar thermal module together. In this way, a simple and compact construction of the solar thermal module can be achieved. Such a configuration is particularly advantageous if cleaning elements of a cleaning device are arranged in a fixed manner on the solar thermal module and are each assigned to only a single solar thermal element.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Antriebseinrichtung ausgebildet ist zum synchronen Drehen von zwei solarthermischen Elementen, die benachbart zu beiden Seiten eines solarthermischen Elements angeordnet sind. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, benachbarte solarthermische Elemente nicht nur synchron, sondern eben auch asynchron zu bewegen. Dies kann insbesondere genutzt werden, um benachbarte solarthermische Elemente gegenseitig zu reinigen, wenn insbesondere an den solarthermischen Elementen Reinigungselementen angeordnet oder ausgebildet sind. Durch eine entsprechende Steuerung können so durch entsprechend vorgegebene Bewegungen der benachbarten solarthermischen Elemente äußere Oberflächen derselben gereinigt, beispielsweise von Verschmutzungen oder Niederschlagen befreit werden.Furthermore, it can be advantageous if the drive device is designed for the synchronous rotation of two solar thermal elements that are arranged adjacent to both sides of a solar thermal element. Such a configuration makes it possible, in particular, to move adjacent solar thermal elements not only synchronously but also asynchronously. This can be used in particular to mutually clean adjacent solar thermal elements if cleaning elements are arranged or formed in particular on the solar thermal elements. With appropriate control, external surfaces of the adjacent solar thermal elements can be cleaned, for example freed from dirt or precipitation, by appropriately predetermined movements of the adjacent solar thermal elements.
Günstig ist es, wenn die Antriebseinrichtung ausgebildet ist zum Bewegen benachbarter solarthermischer Elemente unabhängig voneinander. So können diese nicht nur synchron dem Lauf der Sonne nachgeführt werden, sondern auch individuell ausgerichtet werden, um wahlweise Wärme zu erzeugen oder auch elektrischen Strom, indem entweder ein Absorptionselement oder ein Photovoltaikelement der solaren Strahlung entgegensetzt ausgerichtet werden.It is favorable if the drive device is designed to move adjacent solar thermal elements independently of one another. Not only can they be synchronously tracked by the course of the sun, but they can also be individually aligned to generate either heat or electricity by aligning either an absorption element or a photovoltaic element in the opposite direction to the solar radiation.
Vorteilhaft ist es, wenn das solarthermische Modul eine Steuerungseinrichtung umfasst zum Steuern der Antriebseinrichtung in Abhängigkeit von physikalischen Umgebungsparametern des solarthermischen Moduls. Wie bereits erläutert können so die solarthermischen Elemente auf die Sonne ausgerichtet und auch einem Sonnenlauf nachgeführt werden.It is advantageous if the solar thermal module includes a control device for controlling the drive device as a function of physical environmental parameters of the solar thermal module. As already explained, the solar thermal elements can be aligned with the sun and also track the course of the sun.
Vorteilhafterweise sind die mindestens eine Messeinrichtung und die Steuerungseinrichtung steuerungswirksam miteinander verbunden. Dies ermöglicht es insbesondere, mittels der Steuerungseinrichtung die solarthermischen Elemente in gewünschter Weise zu bewegen, beispielsweise in eine Schutzstellung, wenn von der mindestens einen Messeinrichtung starker Niederschlag detektiert wird. Beispielsweise kann bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts und detektiertem Niederschlag eine regelmäßige Bewegung der solarthermischen Elemente durch die Steuerungseinrichtung vorgegeben werden, um beispielsweise Schnee von den solarthermischen Elementen abzuschütteln beziehungsweise durch entsprechende schaufelförmige Form beispielsweise des Trägerelements oder der Schutzhülle abzuschaufeln und ein Festfrieren derselben zu vermeiden.The at least one measuring device and the control device are advantageously connected to one another in a control-effective manner. In particular, this makes it possible to use the control device to move the solar thermal elements in the desired manner, for example into a protective position, if heavy precipitation is detected by the at least one measuring device. For example, at temperatures below freezing and detected precipitation, a regular movement of the solar thermal elements can be specified by the control device, for example to shake off snow from the solar thermal elements or to shovel it off by means of a corresponding shovel-like shape, for example the carrier element or the protective cover and prevent them from freezing.
Vorzugsweise umfasst das solarthermische Modul einen Auffangbehälter. Der Auffangbehälter kann insbesondere dazu dienen, auf das solarthermische Modul auftreffende Niederschläge aufzufangen und in definierter Weise abzuführen.Preferably, the solar thermal module includes a collection container. The collection container can be used in particular to catch precipitation that hits the solar thermal module and to discharge it in a defined manner.
Günstig ist es, wenn der Auffangbehälter bezogen auf die Schwerkraftrichtung im Bereich eines unteren Endes des solarthermischen Moduls angeordnet oder ausgebildet ist. So können Niederschläge einfach und sicher gesammelt werden.It is favorable if the collection container is arranged or formed in the area of a lower end of the solar thermal module in relation to the direction of gravity. In this way, precipitation can be collected easily and safely.
Vorteilhaft ist es, wenn der Auffangbehälter wannenförmig ausgebildet und wenn die mindestens eine solarthermische Vorrichtung im Auffangbehälter angeordnet oder ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, die solarthermische Vorrichtung teilweise geschützt im Auffangbehälter anzuordnen. So kann insbesondere eine auf die solarthermische Vorrichtung wirkende Windlast minimiert werden.It is advantageous if the collection container is designed in the form of a trough and if the at least one solar thermal device is arranged or designed in the collection container. This configuration makes it possible, in particular, to arrange the solar thermal device in the collection container in a partially protected manner. In this way, in particular, a wind load acting on the solar thermal device can be minimized.
Günstig ist es, wenn das solarthermische Modul eine Heizeinrichtung umfasst zum Beheizen des Auffangbehälters. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, im Winter das solarthermische Modul von Eis und Schnee, insbesondere im Auffangbehälter, zu befreien, indem gefrorene Niederschläge mittels der Heizeinrichtung erwärmt und als Schmelzwasser abgeleitet werden.It is favorable if the solar thermal module includes a heating device for heating the collection container. Such a configuration makes it possible, in particular, to free the solar thermal module from ice and snow, especially in the collection container, in winter, in that frozen precipitation is heated by the heating device and drained off as melt water.
Vorteilhafterweise ist die Heizeinrichtung bezogen auf die Schwerkraftrichtung im Bereich eines unteren Endes des Auffangbehälters angeordnet oder ausgebildet. So kann sie insbesondere dort wirken, wo sich Niederschläge sammeln und bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts verfestigen und das solarthermische Modul ganz oder teilweise blockieren können.Advantageously, the heating device is arranged or formed in the area of a lower end of the collecting container in relation to the direction of gravity. In particular, it can work where precipitation collects and solidifies at temperatures below freezing and can completely or partially block the solar thermal module.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner bei einem Energieversorgungssystem der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das mindestens eine solarthermische Modul in Form eines der oben beschriebenen solarthermischen Module ausgebildet ist.The object stated at the outset is also achieved according to the invention in an energy supply system of the type described at the outset in that the at least one solar thermal module is designed in the form of one of the solar thermal modules described above.
Ein Energieversorgungssystem der eingangs beschriebenen Art in dieser Weise weiterzubilden weist die bereits oben im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen solarthermischer Module beschriebenen Vorteile auf. Insbesondere ist es möglich, mit einem solchen Energieversorgungssystem beispielsweise ein Gebäude mit Wärme und/oder Strom in definierter Weise und abhängig vom jeweiligen Bedarf zu versorgen.Developing an energy supply system of the type described at the outset in this way has the advantages already described above in connection with preferred embodiments of solar thermal modules. In particular, it is possible, with such an energy supply system, to supply a building with heat and/or electricity in a defined manner and depending on the respective need, for example.
Vorzugsweise ist das mindestens eine solarthermische Modul auf einem Dach oder an einer Fassade eines Gebäudes oder an einer Haltevorrichtung angeordnet oder gehalten. Die Haltevorrichtung kann insbesondere in Form eines Geländers, beispielsweise an einem Balkon, an einem Zaun oder auch als eigenständige Einheit auf einem Grundstück angeordnet oder ausgebildet sein.The at least one solar thermal module is preferably arranged or held on a roof or on a facade of a building or on a holding device. The holding device can be arranged or designed in particular in the form of a railing, for example on a balcony, on a fence or as an independent unit on a property.
Vorteilhaft ist es, wenn das eine solarthermische Modul bezogen auf die Schwerkraftrichtung geneigt ist. Beispielsweise kann es parallel oder im Wesentlichen parallel zum Dach eines Gebäudes ausgerichtet sein. Insbesondere kann so das solarthermische Modul flächig in ein Dach eines Gebäudes integriert werden.It is advantageous if one of the solar thermal modules is inclined in relation to the direction of gravity. For example, it can be aligned parallel or substantially parallel to the roof of a building. In particular, the solar thermal module can be integrated over a large area in a roof of a building.
Vorzugsweise umfasst das Energieversorgungssystem mindestens einen elektrischen Energiespeicher zum Speichern von mit dem mindestens einen Photovoltaikelement und/oder dem mindestens einen Windrad des solarthermischen Moduls erzeugten elektrischen Stroms. Mit dem solarthermischen Modul erzeugter elektrischer Strom kann alternativ auch direkt, also ohne Zwischenspeicherung, in einem Gebäude verbraucht werden.The energy supply system preferably includes at least one electrical energy store for storing electrical current generated with the at least one photovoltaic element and/or the at least one wind turbine of the solar thermal module. Alternatively, electrical power generated with the solar thermal module can also be used directly in a building, i.e. without intermediate storage.
Ferner ist es günstig, wenn das Energieversorgungssystem eine zentrale Steuerungseinrichtung umfasst zum Steuern und/oder Regeln von, insbesondere elektrischen, Komponenten desselben in Abhängigkeit von physikalischen Parametern im Gebäude und/oder in einer Umgebung desselben. Wie bereits erläutert können so abhängig von Umgebungsbedingungen und einem Wärmebedarf beziehungsweise einem Bedarf an elektrischer Energie eines Gebäudes das mindestens eine solarthermische Modul so angesteuert werden, dass wahlweise mehr Wärme oder mehr elektrischer Strom erzeugt werden, um den jeweiligen Bedarf optimal zu decken. Insbesondere können optional auch Poolanlagen und/oder Regenwasserzisternen mitbeheizt werden. Dadurch kann überschüssige Energie nicht nur durch Einspeisung in Elektromobilität, sondern auch durch Beheizung von Poolanlagen genutzt werden. So kann aber auch durch Beheizung von im Winter abgedeckten und befüllten Pools und/oder isolierten Regenwasserzisternen diese Wasserbehälter als zusätzlicher Wärmespeicher genutzt werden. Die Nutzung solcher in vielen Haushalten bereits vorhandener Flüssigkeitsspeicher verhilft vor allem in kälteren Jahreszeiten mit längeren Sonnenstundenperioden überschüssige Energie zusätzlich zu speichern. So können insbesondere selbst längere solare energiepausierende Perioden, beispielsweise längere Nebelperioden, vor allem heiztechnisch überbrückt werden. So bietet beispielsweise ein Pool oder eine Zisterne mit 30 m3 Wasserinhalt bei Erwärmung um 15 Grad ein Energiespeichervolumen von etwa 450 kWh. Dies entspricht etwa einem Heizwärmenergiebedarf eines durchschnittlichen Haushaltes - je nach Bauausführung - für rund 4 bis 8 Tage.Furthermore, it is favorable if the energy supply system includes a central control device for controlling and/or regulating components, in particular electrical ones, of the same depending on physical parameters in the building and/or in an environment of the same. As already explained, the at least one solar thermal module can be controlled depending on ambient conditions and a heat requirement or a requirement for electrical energy of a building in such a way that either more heat or more electricity can be generated in order to optimally cover the respective requirement. In particular, pools and/or rainwater cisterns can also be optionally heated. As a result, excess energy can be used not only by feeding it into electromobility, but also by heating pool systems. However, these water tanks can also be used as additional heat storage by heating pools that are covered and filled in winter and/or insulated rainwater cisterns. The use of such liquid reservoirs, which are already available in many households, helps to store excess energy, especially in colder seasons with longer periods of sunshine. In particular, even longer solar energy-paused periods, for example longer foggy periods, can be bridged, above all in terms of heating technology. For example, a pool or a cistern with 30 m 3 of water when heated by 15 degrees offers an energy storage volume of around 450 kWh. This roughly corresponds to the heating energy requirement of an average household - depending on the construction - for around 4 to 8 days.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner bei einem Verfahren zum Betreiben einer solarthermischen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem maximalen Wärmebedarf das mindestens eine solarthermische Element in einer Grundstellung mit dem Absorptionselement entgegen oder im Wesentlichen entgegen der Wirkrichtung des solaren Strahlungsfelds ausgerichtet wird. Auf diese Weise kann ausschließlich oder überwiegend Wärme mit der solarthermischen Vorrichtung aus dem solaren Strahlungsfeld gewonnen werden, beispielsweise zum Versorgen eines Gebäudes mit Wärme.The object set at the beginning is also achieved according to the invention in a method for operating a solar thermal device in that, when there is a maximum heat requirement, the at least one solar thermal element is aligned in a basic position with the absorption element opposite or substantially opposite to the effective direction of the solar radiation field. In this way, heat can be obtained exclusively or predominantly from the solar radiation field with the solar thermal device, for example for supplying heat to a building.
Vorteilhaft ist es, wenn bei einem im Vergleich zum maximalen Wärmebedarf abnehmenden oder geringeren Wärmebedarf das mindestens eine solarthermische Element mindestens teilweise, insbesondere vollständig, beschattet oder verdeckt wird. So kann insbesondere vermieden werden, dass solarthermische Vorrichtungen überhitzen und übermäßig Wärme aufnehmen, die nicht abgeführt werden kann.It is advantageous if the at least one solar thermal element is at least partially, in particular completely, shaded or covered when the heat requirement decreases or is lower than the maximum heat requirement. In this way, in particular, it can be avoided that solar thermal devices overheat and absorb excessive heat that cannot be dissipated.
Günstig ist es, wenn das mindestens eine solarthermische Element einer sich zeitabhängig ändernden Wirkrichtung des solaren Strahlungsfelds nachgeführt wird. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn das solarthermische Element wahlweise mit dem jeweiligen Absorptionselement oder mit dem mindestens einen Photovoltaikelement dem solaren Strahlungsfeld nachgeführt wird. Beispielsweise kann eine solche Nachführung kontinuierlich erfolgen. So kann ein Wirkungsgrad der solarthermischen Vorrichtung, insbesondere durch stets im optimierten Einfallswinkel zur Sonne ausgerichtete Reflexionsflächen zur Umlenkung solarer Strahlung auf die Absorptionselemente und/oder in Bauformen mit flach ausgeführten Absorptionselemente, optimiert werden. Diese Optimierung kann wahlweise zur Erzeugung von Wärme oder Strom genutzt werden, abhängig davon, ob ein Absorptionselement oder ein Photovoltaikelement der sich zeitabhängig ändernden Wirkrichtung des Strahlungsfelds nachgeführt wird.It is favorable if the at least one solar thermal element follows a direction of action of the solar radiation field that changes as a function of time. In particular, it can be advantageous if the solar thermal element follows the solar radiation field either with the respective absorption element or with the at least one photovoltaic element. For example, such a tracking can take place continuously. In this way, the efficiency of the solar thermal device can be optimized, in particular by reflecting surfaces always aligned at the optimized angle of incidence to the sun for deflecting solar radiation onto the absorption elements and/or in designs with flat absorption elements. This optimization can be used to generate heat or electricity, depending on whether an absorption element or a photovoltaic element is used to track the direction of the radiation field, which changes over time.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn bei zunehmendem elektrischen Energiebedarf das mindestens eine Photovoltaikelement entgegen oder im Wesentlichen entgegen der Wirkrichtung des solaren Strahlungsfelds ausgerichtet wird. So kann insbesondere ein Wirkungsgrad der solarthermischen Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischem Strom optimiert werden. Ein zunehmender elektrischer Energiebedarf kann insbesondere auch dann auftreten, wenn kein oder nur ein geringer Wärmebedarf besteht, beispielsweise wenn ein Wärmespeicher bereits maximal mit Wärme beschickt ist, beispielsweise ein Pufferspeicher mit Wasser. In diesem Fall ist es dann vorteilhaft, auch wenn wie eingangs beschrieben Photovoltaikelemente einen geringeren Wirkungsgrad aufweisen als die Absorptionselemente, statt Wärme elektrischen Strom zu erzeugen und diesen dann entweder direkt zu verbrauchen oder zwischenzuspeichern, beispielsweise in einer wiederaufladbaren Batterie.It is also advantageous if the at least one photovoltaic element is aligned opposite or substantially opposite to the effective direction of the solar radiation field as the electrical energy requirement increases. In this way, in particular, the efficiency of the solar thermal device for generating electrical power can be optimized. An increasing demand for electrical energy can also occur, in particular, when there is no or only a low demand for heat, for example when a heat accumulator is already being charged with maximum heat, for example a buffer storage tank with water. In this case, it is then advantageous, even if, as described above, photovoltaic elements have a lower efficiency than the absorption elements, to generate electricity instead of heat and then either consume it directly or store it temporarily, for example in a rechargeable battery.
Ferner ist es günstig, wenn die Mehrzahl solarthermischer Elemente individuell oder in Gruppen in Abhängigkeit eines Wärmebedarfs wahlweise mit dem jeweiligen Absorptionselement oder mit dem Photovoltaikelement entgegen der Wirkrichtung des solaren Strahlungsfeldes ausgerichtet werden. Beispielsweise kann so immer dann zunächst Wärme gewonnen werden, soweit diese auch benötigt wird. Bei geringerem oder abnehmendem Wärmeverbrauch können die solarthermischen Elemente dann individuell zur Erzeugung von elektrischem Strom genutzt werden, beispielsweise durch Verdrehen derselben um ihre Längsachse, um statt des Absorptionselements ein oder mehrere Photovoltaikelemente derselben der solaren Strahlung entgegenzurichten.Furthermore, it is advantageous if the majority of solar thermal elements are aligned individually or in groups depending on a heat requirement either with the respective absorption element or with the photovoltaic element against the effective direction of the solar radiation field. For example, heat can always be obtained initially insofar as it is also required. With lower or decreasing heat consumption, the solar thermal elements can then be used individually to generate electricity, for example by rotating them about their longitudinal axis in order to direct one or more photovoltaic elements of the same to the solar radiation instead of the absorption element.
Um insbesondere solarthermische Elemente auch im Winter betriebsbereit zu halten, vor allem um Wärme zu gewinnen, ist es günstig, wenn das mindestens eine solarthermische Element infolge einer Verschmutzung oder Benetzung mit Wasser oder Bedeckung mit Schnee gereinigt wird. Eine solche Reinigung kann insbesondere in regelmäßigen Zeitabständen erfolgen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass auch im Winter solarthermische Elemente in gewünschter Weise betriebsbereit bleiben können.In order in particular to keep solar thermal elements ready for operation in winter, above all to gain heat, it is favorable if the at least one solar thermal element is cleaned as a result of soiling or wetting with water or being covered with snow. Such cleaning can take place in particular at regular time intervals. In this way it can be ensured that solar thermal elements can remain operational in the desired manner even in winter.
Vorzugsweise wird das mindestens eine solarthermische Element bei Unterschreiten einer vorgegebenen Lichtintensität des solaren Strahlungsfelds in die Grundstellung bewegt. Die Grundstellung kann insbesondere eine Schutzstellung sein, in welcher das Absorptionselement beziehungsweise das solarthermische Element vor Witterungseinflüssen geschützt sind. Beispielsweise kann dies eine Stellung sein, bei welcher das Photovoltaikelement dem solaren Strahlungsfeld entgegengerichtet wird.The at least one solar thermal element is preferably moved into the basic position when the light intensity of the solar radiation field falls below a predetermined level. The basic position can in particular be a protective position in which the absorption element or the solar thermal element are protected from the effects of the weather. For example, this can be a position in which the photovoltaic element is directed in the opposite direction to the solar radiation field.
Das mindestens eine solarthermische Element kann in einer weiteren Ausführungsform auch in eine optimierte Windleitstellung drehbar ausgebildet sein. Diese Option kann beispielsweise durch Messen der an den Windrädern beziehungsweise Windgeneratoren anliegenden Windleistung von der Steuerung aufgerufen werden. Liegt demnach Wind vor, so kann dieses Steuerungsprogramm bei nicht solarem Energieaufkommen, also zum Beispiel nachts oder bei Nebel, aufgerufen werden. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die solarthermischen Elemente, welche eine optimierte windleitende Form aufweisen können, so lange gedreht werden, bis das Leistungsmaximum der Windgeneratoren messtechnisch erfasst werden kann.In a further embodiment, the at least one solar thermal element can also be designed to be rotatable into an optimized wind deflection position. This option can be called up by the controller, for example, by measuring the wind power present at the wind turbines or wind generators. If there is wind, this control program can be called up when there is no solar energy, for example at night or when there is fog. It can be advantageous if the solar thermal elements, which have an optimized wind-conducting shape can have, be rotated until the maximum power of the wind generators can be measured.
Günstig ist es, wenn in einem Hagelschutzbetriebsmodus das mindestens eine solarthermische Element in einer Hagelschutzstellung derart ausgerichtet wird, dass die Schutzhülle auftreffendem Niederschlag derart entgegengerichtet wird, dass das mindestens eine Photovoltaikelement mit seiner aktiven Fläche in Niederschlagsrichtung weist. Auf diese Weise kann das Photovoltaikelement optimal gegen Beschädigungen geschützt werden, insbesondere durch Hagel. In der beschriebenen Weise wird das Photovoltaikelement vom Niederschlag weggedreht und durch die Schutzhülle des mindestens einen solarthermischen Elements geschützt.It is favorable if, in a hail protection operating mode, the at least one solar thermal element is aligned in a hail protection position in such a way that the protective cover is directed against falling precipitation in such a way that the at least one photovoltaic element points with its active surface in the direction of precipitation. In this way, the photovoltaic element can be optimally protected against damage, in particular from hail. In the manner described, the photovoltaic element is turned away from precipitation and protected by the protective cover of at least one solar thermal element.
Vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine solarthermische Element in einem Schneebefreiungsbetriebsmodus in regelmäßigen Zeitabständen bewegt wird. Insbesondere kann es dabei um die Längsachse verdreht werden. Weiter insbesondere kann es um einen Verdrehwinkel in einem Bereich von etwa 90° bis 270° hin- und herbewegt werden. Schneebefreiungsbetriebsmodus ermöglicht es insbesondere, das mindestens eine solarthermische Element von Schnee - oder aber auch Laub oder dergleichen - zu befreien. Der Schnee kann durch das Verdrehen, insbesondere eine Pendelbewegung hin und her, komprimiert und abgeworfen sowie unter dem mindestens einen solarthermischen Element gesammelt werden. Insbesondere kann so auch ein Festfrieren des mindestens einen solarthermischen Elements verhindert werden.It is advantageous if the at least one solar thermal element is moved at regular time intervals in a snow-clearing operating mode. In particular, it can be rotated about the longitudinal axis. More particularly, it can be moved back and forth by a twisting angle in a range of approximately 90° to 270°. Snow removal operating mode makes it possible in particular to free the at least one solar thermal element from snow—or even leaves or the like. The snow can be compressed and thrown off as a result of the twisting, in particular a pendulum movement back and forth, and it can also be collected under the at least one solar thermal element. In particular, freezing of the at least one solar thermal element can also be prevented in this way.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine solarthermische Element in einem Vereisungsschutzbetriebsmodus in regelmäßigen Zeitabständen hin- und herbewegt wird. Insbesondere kann es um die Längsachse um einen Verdrehwinkel in einem Bereich von etwa 90° bis 270° hin- und hergedreht werden. Weiter insbesondere kann der Vereisungsschutzbetriebsmodus ausschließlich aktivierbar sein, wenn die auf die solarthermische Vorrichtung auftreffende solare Strahlung einen vorgegebenen unteren Strahlungsgrenzwert unterschreitet. Das Unterschreiten des unteren Strahlungsgrenzwerts kann insbesondere bei Nacht oder bei Nebel auftreten. Die Strahlungsintensität kann hierfür beispielsweise mit einem Strahlungssensor gemessen werden.According to a further preferred embodiment, it can be provided that the at least one solar thermal element is moved back and forth at regular time intervals in an anti-icing operating mode. In particular, it can be rotated back and forth about the longitudinal axis by a twisting angle in a range of approximately 90° to 270°. Furthermore, in particular, the anti-icing operating mode can only be activated when the solar radiation impinging on the solar thermal device falls below a predetermined lower radiation limit value. Falling below the lower radiation limit can occur in particular at night or in fog. For this purpose, the radiation intensity can be measured with a radiation sensor, for example.
Günstigerweise kann das mindestens eine solarthermische Element in einem Überhitzungsschutzbetriebsmodus in einer Hitzeschutzstellung derart ausgerichtet werden, dass die Beschattungseinrichtung das Absorptionselement beschattet. Insbesondere kann das mindestens eine Photovoltaikelement in der Hitzeschutzstellung dem solaren Strahlungsfeld entgegengerichtet ausgerichtet werden. Beispielsweise kann der Überhitzungsschutzbetriebsmodus die Ausrichtung das mindestens eine solarthermische Element in der beschriebenen Weise veranlassen, beispielsweise durch Ansteuern über eine Steuerungseinrichtung, wenn zum Beispiel ein Temperatursensor eine Temperatur misst, die höher ist als eine vordefinierte Temperatur. Durch die Beschattung des mindestens einen solarthermischen Elements kann eine Überhitzung insbesondere des das Absorptionselement durchströmenden Wärmetauscherfluids verhindert werden. Gleichzeitig kann dabei bei vorhandenem Photovoltaikelement auch noch Strom erzeugt werden.The at least one solar thermal element can favorably be aligned in an overheating protection operating mode in a heat protection position in such a way that the shading device shades the absorption element. In particular, the at least one photovoltaic element can be aligned in the opposite direction to the solar radiation field in the heat protection position. For example, the overheating protection operating mode can cause the at least one solar thermal element to be aligned in the manner described, for example by activation via a control device if, for example, a temperature sensor measures a temperature that is higher than a predefined temperature. Shading the at least one solar thermal element can prevent overheating, in particular of the heat exchanger fluid flowing through the absorption element. At the same time, electricity can also be generated if the photovoltaic element is present.
Vorteilhafterweise kann der Überhitzungsschutzbetriebsmodus automatisch aktiviert werden, wenn eine Temperatur des Wärmetauscherfluids einen vorgegebenen Temperaturgrenzwert überschreitet. Die Temperatur kann insbesondere mit einem Temperatursensor gemessen werden. So kann beispielsweise im Fall einer ausgefallenen Pumpe zum Fördern des Wärmetauscherfluids, auch als Wärmeübertragungsflüssigkeit bezeichnet, eine Überhitzung des Wärmetauscherfluids verhindert werden.Advantageously, the overheating protection mode of operation can be activated automatically when a temperature of the heat exchange fluid exceeds a predetermined temperature limit value. The temperature can be measured in particular with a temperature sensor. For example, in the case of a failed pump for conveying the heat exchange fluid, also referred to as heat transfer fluid, overheating of the heat exchange fluid can be prevented.
Günstig ist es, wenn das mindestens eine solarthermische Element in einem Windleitbetriebsmodus in einer Windleitstellung derart ausgerichtet, dass ein mit dem mindestens einen zugeordneten Windrad erzeugter Strom einen Maximalwert aufweist. Insbesondere kann der Windleitbetriebsmodus aktiviert werden, wenn beispielsweise mit einem Strahlungssensor keine oder einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitende Strahlungsintensität gemessen wird. So kann insbesondere das Erzeugen von Strom mit dem jeweiligen Windrad optimiert werden, und zwar insbesondere bei Nacht oder Nebel.It is favorable if the at least one solar thermal element is aligned in a wind deflection operating mode in a wind deflection position in such a way that a current generated with the at least one associated wind wheel has a maximum value. In particular, the wind deflection operating mode can be activated if, for example, no radiation intensity or a radiation intensity that falls below a predetermined limit value is measured with a radiation sensor. In particular, the generation of electricity with the respective wind turbine can be optimized, in particular at night or in fog.
Vorteilhaft ist es, wenn der dem mindestens einen Windrad zugeordnete Stromgenerator in einem Windradaktivierungsbetriebsmodus durch Beaufschlagen mit einem Strom für eine vorgegebene Anlaufzeit in Drehung versetzt wird. Insbesondere kann der Stromgenerator in regelmäßigen Zeitabständen in der beschriebenen Weise in Drehung versetzt werden. Diese Vorgehensweise ermöglicht es insbesondere, einen elektromagnetischen Anfangswiderstand des Windrads beziehungsweise des zugeordneten Stromgenerators zu überwinden. So wird das Windrad praktisch aktiv in Rotation versetzt und der Anfangswiderstand wird dadurch überwunden beziehungsweise er verringert sich. Insbesondere ist es auf diese Weise möglich, die Stromgeneratoren und damit das jeweils zugeordnete Windrad durch direktes Ansteuern bei geringem Windaufkommen in regelmäßigen Zeitabständen anzustoßen. Dadurch kann geprüft werden, ob überhaupt Wind vorliegt. Bei geringer Windstärke, die nicht ausreichen würde, um den Anfangswiderstand zu überwinden, kann dann trotzdem Strom erzeugt werden.It is advantageous if the current generator assigned to the at least one wind turbine is rotated in a wind turbine activation operating mode by applying a current for a predetermined start-up time. In particular, the current generator can be rotated at regular time intervals in the manner described. This procedure makes it possible, in particular, to overcome an initial electromagnetic resistance of the wind turbine or of the associated power generator. In this way, the wind turbine is practically actively set in rotation and the initial resistance is thereby overcome or reduced. In particular, it is possible in this way to directly control the power generators and thus the associated wind wheel at regular time intervals when there is little wind to toast This makes it possible to check whether there is any wind at all. Electricity can still be generated at low wind speeds that would not be sufficient to overcome the initial resistance.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung in einem Verklemmschutzbetriebsmodus bei Erreichen einer vorgegebenen Antriebsgrenzkraft deaktiviert wird. Insbesondere kann nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit das mindestens eine solarthermische Element um die Längsachse um einen Verdrehwinkel in einem Bereich von etwa 90° bis 270° hin- und hergedreht werden. Eine Stellung oder Ausrichtung des mindestens einen solarthermischen Elements kann insbesondere über eine Anzahl von Schritten einer Antriebseinrichtung in Form eines Schrittmotors oder kontinuierlich mit einer elektronischen Messeinrichtung bestimmt werden. Wird eine hohe Belastung gemessen, also wenn eine hohe Antriebskraft benötigt wird, um das mindestens eine solarthermische Element zu bewegen, oder ist eine Verdrehung des mindestens einen solarthermischen Elements nicht mehr möglich, können so das solarthermische Modul oder das Energieversorgungssystem insgesamt in einen Sicherheits- oder Lastschutzzustand überführt werden. Beispielsweise kann dieser Fall auftreten durch einen eingeklemmten Ast, eine eingeklemmte Feuerwerksrakete oder einem bei Wartungsarbeiten eingeklemmten Körperteil. Nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit nach Auftreten des Sicherheits- oder Lastschutzzustands kann das mindestens eine solarthermische Element beispielsweise in entgegengesetzter Richtung verdreht werden oder eine Pendelbewegung ausführen, also eine Drehung hin und her. Durch eine solche Rüttelbewegung kann insbesondere eine Wahrscheinlichkeit dafür erhöht werden, dass die beschriebenen Fremdkörper weggedreht oder abgeworfen werden. Beispielsweise können sie im Auffangbehälter unter dem mindestens einen solarthermischen Element gesammelt werden. Falls der Klemmwiderstand auch nach einer vordefinierten Anzahl von Pendel- beziehungsweise Rüttelversuchen bestehen bleibt, können das solarthermische Modul oder das Energieversorgungssystem in einen Störzustand überführt werden. Die so bestimmte Störung kann insbesondere an einer Anzeigeeinrichtung der Steuerungseinrichtung angezeigt werden.According to a further preferred embodiment, it can be provided that the drive device is deactivated in an anti-jamming operating mode when a predefined drive limit force is reached. In particular, after a predetermined waiting time has elapsed, the at least one solar thermal element can be rotated back and forth about the longitudinal axis by an angle of rotation in a range of approximately 90° to 270°. A position or orientation of the at least one solar thermal element can be determined in particular via a number of steps of a drive device in the form of a stepper motor or continuously with an electronic measuring device. If a high load is measured, i.e. if a high driving force is required to move the at least one solar thermal element, or if the at least one solar thermal element can no longer be rotated, the solar thermal module or the energy supply system as a whole can be converted into a safety or Load protection state are transferred. This can occur, for example, as a result of a branch being trapped, a firework rocket being trapped or a part of the body being trapped during maintenance work. After a predetermined waiting time has elapsed after the safety or load protection state has occurred, the at least one solar thermal element can be rotated in the opposite direction, for example, or can perform a pendulum movement, ie a back-and-forth rotation. Such a shaking movement can in particular increase the probability that the foreign bodies described will be turned away or thrown off. For example, they can be collected in the collection container under the at least one solar thermal element. If the clamping resistance persists even after a predefined number of pendulum or shaking attempts, the solar thermal module or the energy supply system can be transferred to an error state. The fault determined in this way can be displayed in particular on a display device of the control device.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen es insbesondere ein Optimum vorhandener verfügbarer Energie in Form von Wind- und Sonnenenergie wahlweise gleichzeitig und auch jeweils optimiert zu nutzen.The embodiments described above make it possible in particular to use an optimum of available energy in the form of wind and solar energy either simultaneously and also in an optimized manner.
Die vorstehende Beschreibung umfasst somit insbesondere die nachfolgend in Form durchnummerierter Sätze definierten Ausführungsformen solarthermischer Vorrichtungen, solarthermischer Module, von Energieversorgungssystem und Verfahren zum Betreiben einer solarthermischen Vorrichtung:
- 1. Solarthermische Vorrichtung (60) umfassend mindestens ein solarthermisches Element (62) mit einem eine Längsachse (64) definierenden Absorptionselement (66) zum Absorbieren von solarer Strahlung, dadurch gekennzeichnet, dass die solarthermische Vorrichtung (60) eine Beschattungseinrichtung (12) umfasst zum Beschatten des Absorptionselements (66).
- 2. Solarthermische
Vorrichtung nach Satz 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschattungseinrichtung (112) mindestens ein bewegbar angeordnetes Beschattungselement (114) umfasst, welches von einer Bestrahlungsstellung, in welcher das Absorptionselement (66) unbeschattet oder unverdeckt ist, in eine Beschattungsstellung, in welcher das Absorptionselement (66) mindestens teilweise, insbesondere vollständig, beschattet oder gegen auf die Vorrichtung (60) auftreffende solare Strahlung verdeckt ist, bewegbar ist und umgekehrt. - 3. Solarthermische Vorrichtung nach Satz 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Beschattungselement (114) mindestens ein Photovoltaikelement (118) umfasst.
- 4. Solarthermische Vorrichtung nach Satz 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktive Fläche (120) des Photovoltaikelements (118) eben oder von der Längsachse (64) weg weisend konvex gekrümmt ausgebildet ist.
- 5. Solarthermische Vorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionselement (66) röhrenförmig ausgebildet ist.
- 6. Solarthermische Vorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das solarthermische Element (62) eine Schutzhülle (100) umfasst, welche sich in Richtung der Längsachse (64) erstreckt und einen Innenraum (102) definiert, und dass das Absorptionselement (66) im Innenraum (102) angeordnet ist.
- 7. Solarthermische Vorrichtung nach Satz 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle (100) das Absorptionselement (66) umgebend angeordnet oder ausgebildet ist.
- 8. Solarthermische Vorrichtung nach Satz 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle (100) mehrteilig ausgebildet ist und ein sich parallel zur Längsachse 864) erstreckendes Trägerelement (104) umfasst und dass das mindestens eine Photovoltaikelement (118) auf dem Trägerelement (114) angeordnet oder ausgebildet ist derart, dass eine aktive Fläche (120) des Photovoltaikelements (118) von der Längsachse (64) weg weisend angeordnet oder ausgebildet ist.
- 9. Solarthermische Vorrichtung nach Satz 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Beschattungselement (114) das Trägerelement (104) und/oder das mindestens eine Photovoltaikelement (118) umfasst.
- 10. Solarthermische Vorrichtung nach Satz 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (104) den Innenraum (102) über einen Trägerelementumfangswinkel (116) bezogen auf die Längsachse (64) begrenzt und dass der Trägerelementumfangswinkel (116) in einem Bereich von etwa 30° bis etwa 200° liegt.
- 11. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Sätze 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Photovoltaikelement (118) einen Teil einer von der Längsachse (64) weg weisenden Außenfläche (124) der Schutzhülle (100) bildet.
- 12. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Sätze 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Beschattungselement (114) an der Schutzhülle (100) angeordnet oder in Form eines Teils der Schutzhülle (100) ausgebildet ist.
- 13. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Sätze 6
bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle (100) mindestens ein sich parallel zur Längsachse (64) erstreckendes Fensterelement (106) umfasst und dass das mindestens eine Fensterelement (106) für solare Strahlung durchlässig oder im Wesentlichen durchlässig ausgebildet ist. - 14. Solarthermische Vorrichtung nach Satz 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich das mindestens eine Fensterelement (106) über einen Umfangswinkel (108) bezogen auf die Längsachse (64) erstreckt und dass der Umfangswinkel (108) in einem Bereich von etwa 100° bis etwa 210° liegt.
- 15. Solarthermische Vorrichtung nach Satz 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Fensterelement (106) mindestens einen, insbesondere ausschließlich einen, von der Längsachse (64) weg weisend konvex gekrümmten Fensterelementbereich (110) umfasst.
- 16. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Sätze 13
bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Fensterelement (106) mindestens einen ebenen Fensterelementbereich (260, 262) umfasst, insbesondere mindestens zwei ebene, insbesondere vier, Fensterelementbereiche (260, 262), weiter insbesondere paarweise parallel ausgerichtete ebene Fensterelementbereiche (260, 262). - 17. Solarthermische Vorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine solarthermische Element (62) spiegelsymmetrisch oder im Wesentlichen spiegelsymmetrisch bezogen auf eine die Längsachse (64) enthaltende Symmetrieebene (126) ausgebildet ist.
- 18. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Sätze 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das solarthermische Element (62) mindestens einen Kühlkörper (128) umfasst und dass der mindestens eine Kühlkörper (128) mit dem mindestens einen Photovoltaikelement (118) in thermischer Wirkverbindung steht.
- 19. Solarthermische
Vorrichtung nach Satz 18, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kühlkörper (128) einen Teil der Außenfläche (124) der Schutzhülle (100) bildet. - 20. Solarthermische
Vorrichtung nach Satz 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kühlkörper (128) mindestens einen sich parallel zur Längsachse (64) erstreckenden Kühlkanal (130) und/oder Kühlschlitz (132) umfasst. - 21. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Sätze 13
bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (102) von mindestens einer Reflexionsfläche (142) begrenzt ist und dass die mindestens eine Reflexionsfläche (142) angeordnet oder ausgebildet ist zum Reflektieren von durch das Fensterelement (106) in den Innenraum (102) eintretende solare Strahlung in Richtung auf das Absorptionselement (66) hin. - 22. Solarthermische Vorrichtung nach Satz 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionselement (66) räumlich zwischen der mindestens einen Reflexionsfläche (142) und dem mindestens einen Fensterelement (106) angeordnet ist.
- 23. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Sätze 6 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das solarthermische Element (62) eine optische Abbildungseinrichtung (144) umfasst zum Abbilden und/oder Umlenken von auf die Schutzhülle (100) auftreffender solarer Strahlung auf das Absorptionselement (66).
- 24. Solarthermische Vorrichtung nach Satz 23, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Abbildungseinrichtung (144) mindestens eine Linse (268) und/oder die mindestens eine Reflexionsfläche (142) umfasst.
- 25. Solarthermische
Vorrichtung nach Satz 24, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Linse (268) in Form einer Fresnellinse (270) ausgebildet ist. - 26. Solarthermische
Vorrichtung nach Satz 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Fensterelement (106) die mindestens eine Linse (268) umfasst. - 27. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Sätze 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mindestens eine Reflexionsfläche (142) über einen Reflexionsflächenumfangswinkel (146) bezogen auf die Längsachse (64) erstreckt und dass der Reflexionsflächenumfangswinkel (146) aller Reflexionsflächen (142) insgesamt in einem Bereich von etwa 30° bis etwa 150° liegt.
- 28. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Sätze 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Reflexionsfläche (142) in Form einer für solare Strahlung hochreflektierenden Beschichtung (148) ausgebildet ist.
- 29. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Sätze 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Reflexionsfläche (142) auf einem Reflexionselement (150) angeordnet oder ausgebildet ist.
- 30. Solarthermische
Vorrichtung nach Satz 29, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Reflexionselement (150) in Form eines Spiegels (152) ausgebildet ist. - 31. Solarthermische
Vorrichtung nach Satz 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass das solarthermische Element (62) nur ein einziges Reflexionselement (150) umfasst. - 32. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Sätze 21 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kühlkörper (128) die mindestens eine Reflexionsfläche (142) definiert oder umfasst.
- 33. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Sätze 21
bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Reflexionsfläche (142) mindestens eine in den Innenraum (102) weisende Kühlkörperseitenfläche (154) des mindestens einen Kühlkörpers (128) bildet oder bedeckt. - 34. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Sätze 21 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Reflexionsfläche (142) eben oder in Richtung auf die Längsachse (64) hin weisend konkav gekrümmt ausgebildet ist.
- 35. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Sätze 2
bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschattungselement (114) und das Absorptionselement (66) unbeweglich miteinander verbunden sind, insbesondere drehfest bezogen auf die Längsachse (64). - 36. Solarthermische Vorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das solarthermische Element (62) um die Längsachse (64) verdrehbar angeordnet oder ausgebildet ist.
- 37. Solarthermische Vorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Absorptionselement (66) in Form eines solarthermischen Röhrenkollektors (68) ausgebildet ist,
wobei insbesondere der solarthermische Röhrenkollektor (68)
- a) mindestens einen Vorlaufkanal und mindestens einen Rücklaufkanal zum Durchströmen mit einem Wärmetauscherfluid umfasst oder
- b) mindestens ein in sich geschlossenes Wärmerohr (70) umfasst.
- 38. Solarthermische Vorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass die solarthermische Vorrichtung (60) eine Antriebseinrichtung (162) umfasst zum Drehen des mindestens einen solarthermischen Elements (62) um die Längsachse (64).
- 39. Solarthermische
Vorrichtung nach Satz 38, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Antriebseinrichtung (162) mindestens einen motorischen Antrieb (164) umfasst, wobei insbesondere der motorische Anrieb (164) in Form eines mechanischen und/oder elektrischen Antriebs ausgebildet ist, wobei weiter insbesondere der mechanische Antrieb in Form eines hydraulischen und/oder pneumatischen Antriebs ausgebildet ist. - 40. Solarthermische Vorrichtung nach Satz 39, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb in Form eines Elektromotors (166) ausgebildet ist, insbesondere in Form eines Schrittmotors oder eines Servomotors.
- 41. Solarthermische Vorrichtung nach Satz 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (162) mindestens ein vom mindestens einen motorischen Antrieb (164) angetriebenes erstes Antriebselement (168) umfasst, dass das mindestens eine solarthermische Element (62) mindestens ein zweites Antriebselement (170) umfasst und dass das mindestens eine erste Antriebselement (168) und das mindestens eine zweiten Antriebselement (170) zusammenwirkend angeordnet oder ausgebildet sind zum Übertragen einer Antriebskraft des mindestens einen motorischen Antriebs (164) auf das mindestens eine solarthermische Element (62) zum Drehen desselben um die Längsachse (64).
- 42. Solarthermische Vorrichtung nach Satz 41, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste Antriebselement (168) in Form einer Antriebsspindel (172) ausgebildet ist und dass das mindestens eine zweite Antriebselement (170) in Form eines zur Antriebsspindel (172) korrespondierenden Zahnrads (174) ausgebildet ist.
- 43. Solarthermische Vorrichtung nach Satz 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste Antriebselement (168) eine erste Antriebselementlängsachse (178) definiert, dass das mindestens eine zweite Antriebselement (170) eine zweite Antriebselementlängsachse (180) definiert und dass die erste Antriebselementlängsachse (178) quer, insbesondere senkrecht, zu einer die zweite Antriebselementlängsachse (180) enthaltenden Ebene verläuft.
- 44. Solarthermische Vorrichtung nach Satz 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (64) die zweite Antriebselementlängsachse (180) definiert.
- 45. Solarthermische Vorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass die solarthermische Vorrichtung (60) eine Reinigungseinrichtung (146) zum Reinigen des mindestens einen solarthermischen Elements (62) umfasst.
- 46. Solarthermische Vorrichtung nach Satz 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (246) mindestens ein Reinigungselement (248) umfasst, dass das mindestens eine Reinigungselement (248) mindestens einem solarthermischen Element (62) zugeordnet ist und dass das mindestens eine Reinigungselement (248) und das diesem zugeordnete mindestens eine solarthermische Element (62) relativ zueinander bewegbar angeordnet sind.
- 47. Solarthermische
Vorrichtung nach Satz 46, dadurch gekennzeichnet, dass sich das mindestens eine Reinigungselement (248) parallel oder im Wesentlichen parallel zur Längsachse (64) erstreckt. - 48. Solarthermische
Vorrichtung nach Satz 46 oder 47, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Reinigungselement (248) in Form einer Wischbürste oder in Form einer Wischlippe (250) ausgebildet ist. - 49. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Sätze 46
bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Reinigungselement (242) am mindestens einen solarthermischen Element (62) angeordnet oder ausgebildet ist. - 50. Solarthermische Vorrichtung nach Satz 49, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Reinigungselemente am mindestens einen solarthermischen Element (62) angeordnet oder ausgebildet sind.
- 51. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Sätze 46
bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Reinigungselement (242) am Trägerelement (104) angeordnet oder ausgebildet ist. - 52. Solarthermische Vorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass jedem solarthermischen Element (62) mindestens ein Windrad (216) zugeordnet ist, insbesondere zur Stromerzeugung.
- 53. Solarthermische
Vorrichtung nach Satz 52, dadurch gekennzeichnet, dass das Windrad (216) im Bereich eines ersten Endes (176) des solarthermischen Elements (62) angeordnet ist. - 54. Solarthermische
Vorrichtung nach Satz 52 oder 53, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Windrad (216) angeordnet und ausgebildet ist zum Antreiben eines Stromgenerators zum Erzeugen von elektrischem Strom. - 55. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Sätze 52
bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (246) das mindestens eine Windrad (216) umfasst und dass das Windrad (216) antreibbar ausgebildet ist, insbesondere mit elektrischem Strom, zum Erzeugen eines Reinigungsluftstroms, insbesondere zum Abblasen von Schnee und Verschmutzungen vom mindestens einen solarthermischen Element (62). - 56. Solarthermische Vorrichtung nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das solarthermische Element (62) mindestens ein Luftleitelement (238) umfasst zum Führen einer Luftströmung.
- 57. Solarthermische
Vorrichtung nach Satz 56, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Luftleitelement (238) in Form eines sich parallel oder im Wesentlichen parallel zur Längsachse erstreckenden Vorsprungs (256) ausgebildet ist und/oder von der Schutzhülle (100), insbesondere vom Trägerelement (104), umfasst ist. - 58. Solarthermisches Modul (14) umfassend mindestens eine solarthermische Vorrichtung (60), dadurch gekennzeichnet, dass die solarthermische Vorrichtung (60) in Form einer solarthermischen Vorrichtung (60) nach einem der voranstehenden Sätze ausgebildet ist.
- 59. Solarthermisches
Modul nach Satz 58, dadurch gekennzeichnet, dass das solarthermische Modul (44) eine Mehrzahl von solarthermischen Vorrichtungen (60) umfasst. - 60. Solarthermisches
Modul nach Satz 58 oder 59, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionselemente (66) der solarthermischen Vorrichtungen (60) parallel zueinander angeordnet sind. - 61. Solarthermisches Modul nach einem der Sätze 58
bis 60, dadurch gekennzeichnet, dass das solarthermische Modul (14) einen Halterahmen (214) umfasst und dass das mindestens eine Reinigungselement (248) am Halterahmen (214) feststehend und mit einem freien Ende in Richtung auf die zugeordnete solarthermische Vorrichtung (60) angeordnet oder ausgebildet ist. - 62. Solarthermisches Modul nach einem der Sätze 58 bis 61, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte solarthermische Elemente (62) zwischen sich einen Strömungskanal (236) definieren.
- 63. Solarthermisches Modul nach einem der Sätze 58
bis 62, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Windrad (216) an einem ersten, entgegen der Schwerkraftrichtung erhöhten Ende des Strömungskanals (236) angeordnet ist. - 64. Solarthermisches Modul nach Satz 63, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Windrad (216) ein Luftführungselement (234) zugeordnet ist und dass das Luftführungselement (234) am ersten Ende des Strömungskanals (236) angeordnet oder ausgebildet ist.
- 65. Solarthermisches Modul nach einem der Sätze 58
bis 64, dadurch gekennzeichnet, dass dem mindestens einen solarthermischen Element (62) ein Wärmeübertragungselement (186) zugeordnet ist zum Übertragen von mit dem Absorptionselement (66) aufgenommener Wärme auf ein das Wärmeübertragungselement (186) durchströmendes Wärmetauscherfluid (188). - 66. Solarthermisches Modul nach Satz 65, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungselement (186) am ersten Ende (176) des solarthermischen Elements (62) angeordnet oder ausgebildet ist.
- 67. Solarthermisches Modul nach Satz 65 oder 66, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionselement (66) ein Wärmeleitelement (182) umfasst und dass das Wärmeübertragungselement (186) mit dem Wärmeleitelement (182) thermisch wirkverbunden ist.
- 68. Solarthermisches Modul nach einem der Sätze 65 bis 67, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionselement (66) und das Wärmeübertragungselement (186) relativ zueinander um die Längsachse (64) verdrehbar angeordnet oder ausgebildet sind.
- 69. Solarthermisches Modul nach einem der Sätze 58
bis 68, dadurch gekennzeichnet, dass das solarthermische Modul (14) mindestens eine Messeinrichtung (52) umfasst zum Messen einer auf das Modul (14) auftreffenden Lichtintensität, einer Außentemperatur und/oder einer Umgebungsfeuchtigkeit. - 70. Solarthermisches Modul nach Satz 69, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Messeinrichtung (52) mindestens einen Lichtsensor (54), mindestens einen Regensensor (56) und/oder mindestens einen Temperatursensor (58) umfasst.
- 71. Solarthermisches Modul nach einem der Sätze 58
bis 70, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (162) ausgebildet ist zum synchronen Drehen aller solarthermischen Elemente (62). - 72. Solarthermisches Modul nach einem der Sätze 58
bis 70, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (162) ausgebildet ist zum synchronen Drehen von zwei solarthermischen Elementen (62), die benachbart zu beiden Seiten eines solarthermischen Elements (62) angeordnet sind. - 73. Solarthermisches Modul nach einem der Sätze 58
bis 72, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (162) ausgebildet ist zum Bewegen benachbarter solarthermischer Elemente (62) unabhängig voneinander. - 74. Solarthermisches Modul nach einem der Sätze 58 bis 73, dadurch gekennzeichnet, dass das solarthermische Modul (14) eine Steuerungseinrichtung (34) umfasst zum Steuern der Antriebseinrichtung (162) in Abhängigkeit von physikalischen Umgebungsparametern des solarthermischen Moduls (14).
- 75. Solarthermisches
Modul nach Satz 74, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Messeinrichtung (52) und die Steuerungseinrichtung (162) steuerungswirksam miteinander verbunden sind. - 76. Solarthermisches Modul nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das solarthermische Modul (14) einen Auffangbehälter (242) umfasst.
- 77. Solarthermisches
Modul nach Satz 76, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (242) bezogen auf die Schwerkraftrichtung im Bereich eines unteren Endes des solarthermischen Moduls (14) angeordnet oder ausgebildet ist. - 78. Solarthermisches
Modul nach Satz 76 oder 77, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (242) wannenförmig ausgebildet ist und dass die mindestens eine solarthermische Vorrichtung (60) im Auffangbehälter (242) angeordnet oder ausgebildet ist. - 79. Solarthermisches Modul nach einem der Sätze 76
bis 78, dadurch gekennzeichnet, dass das solarthermische Modul (14) eine Heizeinrichtung (244) umfasst zum Beheizen des Auffangbehälters (242), wobei insbesondere die Heizeinrichtung (244) bezogen auf die Schwerkraftrichtung im Bereich eines unteren Endes des Auffangbehälters (242) angeordnet oder ausgebildet ist. - 80. Energieversorgungssystem (10), insbesondere für ein Gebäude (12), umfassend mindestens ein solarthermisches Modul (14), insbesondere mehrere Module (14), und einen mit dem mindestens eine solarthermischen Modul (14) wärmeleitungswirksam verbundenen Wärmespeicher (18) zum Speichern der vom mindestens einen solarthermischen Modul (14) aufgenommenen solaren Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine solarthermische Modul (14) in Form eines solarthermischen Moduls (14) nach einem der Sätze 55
bis 72 ausgebildet ist. - 81.
Energieversorgungssystem nach Satz 80, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine solarthermische Modul (14) auf einem Dach (20) oder an einer Fassade (22) eines Gebäudes (12) oder an einer Haltevorrichtung angeordnet oder gehalten ist. - 82. Energieversorgungssystem nach Satz 81, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine solarthermische Modul (14) bezogen auf die Schwerkraftrichtung (24) geneigt ist, insbesondere parallel oder im Wesentlichen parallel zum Dach (20).
- 83. Energieversorgungssystem nach einem der Sätze 80
bis 82, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieversorgungssystem (10) mindestens einen elektrischen Energiespeicher (26) umfasst zum Speichern von mit dem mindestens einen Photovoltaikelement (18) und/oder dem mindestens einen Windrad (216) des solarthermischen Moduls (14) erzeugten elektrischen Stroms. - 84. Energieversorgungssystem nach einem der Sätze 80 bis 83, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieversorgungssystem (10) eine zentrale Steuerungseinrichtung (34) umfasst zum Steuern und/oder Regeln von, insbesondere elektrischen, Komponenten desselben in Abhängigkeit von physikalischen Parametern im Gebäude (12) und/oder in einer Umgebung (48) desselben.
- 85. Verfahren zum Betreiben einer solarthermischen Vorrichtung (60), insbesondere einer solarthermischen Vorrichtung (60) nach einem der
Sätze 1 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem maximalen Wärmebedarf das mindestens eine solarthermische Element (62) in einer Grundstellung mit dem Absorptionselement (66) entgegen oder im Wesentlichen entgegen der Wirkrichtung des solaren Strahlungsfelds ausgerichtet wird. - 86. Verfahren nach Satz 85, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem im Vergleich zum maximalen Wärmebedarf abnehmenden oder geringeren Wärmebedarf das mindestens eine solarthermische Element (62) mindestens teilweise, insbesondere vollständig, beschattet oder verdeckt wird.
- 87. Verfahren nach Satz 85 oder 86, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine solarthermische Element (62) einer sich zeitabhängig ändernden Wirkrichtung des solaren Strahlungsfelds nachgeführt wird, insbesondere kontinuierlich.
- 88. Verfahren nach einem der Sätze 85 bis 87, dadurch gekennzeichnet, dass bei zunehmendem elektrischen Energiebedarf das mindestens eine Photovoltaikelement (118) entgegen oder im Wesentlichen entgegen der Wirkrichtung des solaren Strahlungsfelds ausgerichtet wird.
- 89. Verfahren nach einem der Sätze 85
bis 88, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl solarthermischer Elemente (62) individuell oder in Gruppen in Abhängigkeit eines Wärmebedarfs wahlweise mit dem jeweiligen Absorptionselement (66) oder mit dem Photovoltaikelement (118) entgegen der Wirkrichtung des solaren Strahlungsfeldes ausgerichtet werden. - 90. Verfahren nach einem der Sätze 85 bis 89, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine solarthermische Element (62) infolge einer Verschmutzung oder Benetzung mit Wasser oder Bedeckung mit Schnee gereinigt wird, insbesondere in regelmäßigen Zeitabständen.
- 91. Verfahren nach einem der Sätze 85
bis 90, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine solarthermische Element (62) bei Unterschreiten einer vorgegebenen Lichtintensität des solaren Strahlungsfelds in die Grundstellung bewegt wird. - 92. Verfahren nach einem der Sätze 85 bis 91, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Hagelschutzbetriebsmodus das mindestens eine solarthermische Element (62) in einer Hagelschutzstellung derart ausgerichtet wird, dass die Schutzhülle (100) auftreffendem Niederschlag derart entgegengerichtet wird, dass das mindestens eine Photovoltaikelement (118) mit seiner aktiven Fläche (120) in Niederschlagsrichtung weist.
- 93. Verfahren nach einem der Sätze 85
bis 92, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine solarthermische Element (62) in einem Schneebefreiungsbetriebsmodus in regelmäßigen Zeitabständen bewegt wird, insbesondere um die Längsachse (64) verdreht wird, weiter insbesondere um einen Verdrehwinkel in einem Bereich von etwa 90°bis 270° hin- und herbewegt wird. - 94. Verfahren nach einem der Sätze 85
bis 92, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine solarthermische Element (62) in einem Vereisungsschutzbetriebsmodus in regelmäßigen Zeitabständen hin- und herbewegt wird, insbesondere um die Längsachse (64) um einen Verdrehwinkel in einem Bereich von etwa 90°bis 270° hin- und hergedreht wird, wobei weiter insbesondere der Vereisungsschutzbetriebsmodus ausschließlich aktivierbar ist, wenn die auf die solarthermische Vorrichtung (60) auftreffende solare Strahlung einen vorgegebenen unteren Strahlungsgrenzwert unterschreitet. - 95. Verfahren nach einem der Sätze 85
bis 94, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine solarthermische Element (62) in einem Überhitzungsschutzbetriebsmodus in einer Hitzeschutzstellung derart ausgerichtet wird, dass die Beschattungseinrichtung (12) das Absorptionselement (66) beschattet, wobei insbesondere das mindestens eine Photovoltaikelement (118) in der Hitzeschutzstellung dem solaren Strahlungsfeld entgegengerichtet ausgerichtet wird. - 96. Verfahren nach Anspruch 95, dadurch gekennzeichnet, dass der Überhitzungsschutzbetriebsmodus automatisch aktiviert wird, wenn eine Temperatur des Wärmetauscherfluids einen vorgegebenen Temperaturgrenzwert überschreitet, wobei die Temperatur insbesondere mit einem Temperatursensor gemessen wird.
- 97. Verfahren nach einem der Sätze 85
bis 96, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine solarthermische Element (62) in einem Windleitbetriebsmodus in einer Windleitstellung derart ausgerichtet, dass ein mit dem mindestens einen zugeordneten Windrad (216) erzeugter Strom einen Maximalwert aufweist. - 98. Verfahren nach einem der Sätze 85 bis 97, dadurch gekennzeichnet, dass der dem mindestens einen Windrad (216) zugeordnete Stromgenerator in einem Windradaktivierungsbetriebsmodus durch Beaufschlagen mit einem Strom für eine Anlaufzeit in Drehung versetzt wird, wobei der Stromgenerator in regelmäßigen Zeitabständen in Drehung versetzt wird.
- 99. Verfahren nach einem der Sätze 85
bis 98, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (162) in einem Verklemmschutzbetriebsmodus bei Erreichen einer vorgegebenen Antriebsgrenzkraft deaktiviert wird, wobei insbesondere nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit das mindestens eine solarthermische Element (62) um die Längsachse (64) um einen Verdrehwinkel in einem Bereich von etwa 90°bis 270° hin- und hergedreht wird.
- 1. Solar thermal device (60) comprising at least one solar thermal element (62) with an absorption element (66) defining a longitudinal axis (64) for absorbing solar radiation, characterized in that the solar thermal device (60) comprises a shading device (12) for shadowing of the absorption element (66).
- 2. Solar thermal device according to
sentence 1, characterized in that the shading device (112) comprises at least one movably arranged shading element (114) which can be moved from an irradiation position in which the absorption element (66) is unshaded or uncovered to a shading position in which the absorption element (66) is at least partially, in particular completely, shaded or covered against solar radiation impinging on the device (60), is movable and vice versa. - 3. Solar thermal device according to sentence 2, characterized in that the at least one shading element (114) comprises at least one photovoltaic element (118).
- 4. Solar thermal device according to sentence 3, characterized in that an active surface (120) of the photovoltaic element (118) is flat or of the longitudinal axis (64) pointing convexly curved.
- 5. Solar thermal device according to one of the preceding sentences, characterized in that the absorption element (66) is tubular.
- 6. Solar thermal device according to one of the preceding sentences, characterized in that the solar thermal element (62) comprises a protective cover (100) which extends in the direction of the longitudinal axis (64) and defines an interior space (102), and that the absorption element ( 66) is arranged in the interior (102).
- 7. Solar thermal device according to sentence 6, characterized in that the protective cover (100) is arranged or formed surrounding the absorption element (66).
- 8. Solar thermal device according to clause 6 or 7, characterized in that the protective cover (100) is designed in several parts and includes a support element (104) extending parallel to the longitudinal axis 864) and that the at least one photovoltaic element ment (118) is arranged or formed on the carrier element (114) in such a way that an active surface (120) of the photovoltaic element (118) is arranged or formed pointing away from the longitudinal axis (64).
- 9. Solar thermal device according to clause 8, characterized in that the at least one shading element (114) comprises the carrier element (104) and/or the at least one photovoltaic element (118).
- 10. Solar thermal device according to sentence 8 or 9, characterized in that the carrier element (104) delimits the interior (102) via a carrier element circumferential angle (116) in relation to the longitudinal axis (64) and that the carrier element circumferential angle (116) is in a range of approximately 30° to about 200°.
- 11. Solar thermal device according to one of sentences 6 to 10, characterized in that the at least one photovoltaic element (118) forms part of an outer surface (124) of the protective cover (100) pointing away from the longitudinal axis (64).
- 12. Solar thermal device according to one of sentences 6 to 11, characterized in that the at least one shading element (114) is arranged on the protective cover (100) or is designed in the form of a part of the protective cover (100).
- 13. Solar thermal device according to one of sentences 6 to 12, characterized in that the protective cover (100) comprises at least one window element (106) extending parallel to the longitudinal axis (64) and in that the at least one window element (106) is transparent to solar radiation or is essentially permeable.
- 14. Solar thermal device according to sentence 13, characterized in that the at least one window element (106) extends over a circumferential angle (108) in relation to the longitudinal axis (64) and that the circumferential angle (108) is in a range from about 100° to about 210°.
- 15. Solar thermal device according to
sentence 13 or 14, characterized in that the at least one window element (106) comprises at least one, in particular exclusively one, from the longitudinal axis (64) pointing convexly curved window element area (110). - 16. Solar thermal device according to one of sentences 13 to 15, characterized in that the at least one window element (106) comprises at least one flat window element area (260, 262), in particular at least two flat, in particular four, window element areas (260, 262), further in particular flat window element areas (260, 262) aligned in pairs in parallel.
- 17. Solar thermal device according to one of the preceding sentences, characterized in that the at least one solar thermal element (62) is mirror-symmetrical or substantially mirror-symmetrical in relation to a plane of symmetry (126) containing the longitudinal axis (64).
- 18. Solar thermal device according to one of sentences 3 to 17, characterized in that the solar thermal element (62) comprises at least one heat sink (128) and that the at least one heat sink (128) is in thermal connection with the at least one photovoltaic element (118). .
- 19. Solar thermal device according to
sentence 18, characterized in that the at least one heat sink (128) forms part of the outer surface (124) of the protective cover (100). - 20. Solar thermal device according to
sentence 18 or 19, characterized in that the at least one cooling element (128) comprises at least one cooling channel (130) and/or cooling slot (132) extending parallel to the longitudinal axis (64). - 21. Solar thermal device according to one of sentences 13 to 20, characterized in that the interior (102) is delimited by at least one reflection surface (142) and that the at least one reflection surface (142) is arranged or designed for reflecting through the window element ( 106) solar radiation entering the interior (102) in the direction of the absorption element (66).
- 22. Solar thermal device according to sentence 21, characterized in that the absorption element (66) is arranged spatially between the at least one reflection surface (142) and the at least one window element (106).
- 23. Solar thermal device according to one of sentences 6 to 22, characterized in that the solar thermal element (62) comprises an optical imaging device (144) for imaging and/or deflecting solar radiation impinging on the protective cover (100) onto the absorption element (66 ).
- 24. Solar thermal device according to clause 23, characterized in that the optical imaging device (144) comprises at least one lens (268) and/or the at least one reflection surface (142).
- 25. Solar thermal device according to
sentence 24, characterized in that the at least one lens (268) is designed in the form of a Fresnel lens (270). - 26. Solar thermal device according to
sentence 24 or 25, characterized in that the at least one window element (106) comprises the at least one lens (268). - 27. Solar thermal device according to one of sentences 21 to 26, characterized in that the at least one reflection surface (142) extends over a reflection surface circumference angle (146) relative to the longitudinal axis (64) and that the reflection surface circumference angle (146) of all reflection surfaces (142) overall ranges from about 30° to about 150°.
- 28. Solar thermal device according to one of sentences 21 to 27, characterized in that the at least one reflection surface (142) is designed in the form of a highly reflective coating (148) for solar radiation.
- 29. Solar thermal device according to one of sentences 21 to 28, characterized in that the at least one reflection surface (142) is arranged or formed on a reflection element (150).
- 30. Solar thermal device according to
sentence 29, characterized in that the at least one reflection element (150) is designed in the form of a mirror (152). - 31. Solar thermal device according to
29 or 30, characterized in that the solar thermal element (62) comprises only a single reflection element (150).sentence - 32. Solar thermal device according to one of sentences 21 to 31, characterized in that the at least one heat sink (128) defines or comprises the at least one reflection surface (142).
- 33. Solar thermal device according to one of sentences 21 to 32, characterized in that the at least one reflection surface (142) forms or covers at least one cooling element side surface (154) pointing into the interior (102) of the at least one cooling element (128).
- 34. Solar thermal device according to one of sentences 21 to 33, characterized in that the at least one reflection surface (142) is flat or in the direction of the longitudinal axis (64) pointing concavely curved.
- 35. Solar thermal device according to one of sentences 2 to 34, characterized in that the shading element (114) and the absorption element (66) are immovably connected to one another, in particular non-rotatably relative to the longitudinal axis (64).
- 36. Solar thermal device according to one of the preceding sentences, characterized in that the solar thermal element (62) is arranged or designed to be rotatable about the longitudinal axis (64).
- 37. Solar thermal device according to one of the preceding sentences, characterized in that the at least one absorption element (66) is designed in the form of a solar thermal tube collector (68), in particular the solar thermal tube collector (68)
- a) comprises at least one flow channel and at least one return channel for a heat exchanger fluid to flow through, or
- b) comprises at least one self-contained heat pipe (70).
- 38. Solar thermal device according to one of the preceding sentences, characterized in that the solar thermal device (60) comprises a drive device (162) for rotating the at least one solar thermal element (62) about the longitudinal axis (64).
- 39. Solar thermal device according to
sentence 38, characterized in that the at least one drive device (162) comprises at least one motor drive (164), the motor drive (164) in particular being in the form of a mechanical and/or electrical drive, wherein further in particular the mechanical drive is designed in the form of a hydraulic and/or pneumatic drive. - 40. Solar thermal device according to sentence 39, characterized in that the electric drive is designed in the form of an electric motor (166), in particular in the form of a stepper motor or a servo motor.
- 41. Solar thermal device according to
clause 39 or 40, characterized in that the drive device (162) comprises at least one first drive element (168) driven by at least one motor drive (164), that the at least one solar thermal element (62) comprises at least one second drive element (170) and that the at least one first drive element (168) and the at least one second drive element ment (170) are arranged or designed to cooperate in order to transmit a driving force of the at least one motor drive (164) to the at least one solar thermal element (62) for rotating the same about the longitudinal axis (64). - 42. Solar thermal device according to clause 41, characterized in that the at least one first drive element (168) is designed in the form of a drive spindle (172) and that the at least one second drive element (170) is in the form of a gear wheel (172) corresponding to the drive spindle (172). 174) is formed.
- 43. Solar thermal device according to
sentence 41 or 42, characterized in that the at least one first drive element (168) defines a first drive element longitudinal axis (178), that the at least one second drive element (170) defines a second drive element longitudinal axis (180) and that the first Longitudinal axis (178) of the drive element runs transversely, in particular perpendicularly, to a plane containing the second longitudinal axis (180) of the drive element. - 44. Solar thermal device according to sentence 43, characterized in that the longitudinal axis (64) defines the second drive element longitudinal axis (180).
- 45. Solar thermal device according to one of the preceding sentences, characterized in that the solar thermal device (60) comprises a cleaning device (146) for cleaning the at least one solar thermal element (62).
- 46. Solar thermal device according to sentence 45, characterized in that the cleaning device (246) comprises at least one cleaning element (248), that the at least one cleaning element (248) is assigned to at least one solar thermal element (62) and that the at least one cleaning element (248 ) and the at least one solar thermal element (62) associated therewith are arranged such that they can be moved relative to one another.
- 47. Solar thermal device according to
sentence 46, characterized in that the at least one cleaning element (248) extends parallel or substantially parallel to the longitudinal axis (64). - 48. Solar thermal device according to
sentence 46 or 47, characterized in that the at least one cleaning element (248) is designed in the form of a wiping brush or in the form of a wiping lip (250). - 49. Solar thermal device according to one of
sentences 46 to 48, characterized in that the at least one cleaning element (242) is arranged or formed on at least one solar thermal element (62). - 50. Solar thermal device according to sentence 49, characterized in that two cleaning elements are arranged or formed on at least one solar thermal element (62).
- 51. Solar thermal device according to one of
sentences 46 to 50, characterized in that the at least one cleaning element (242) is arranged or formed on the carrier element (104). - 52. Solar thermal device according to one of the preceding sentences, characterized in that each solar thermal element (62) is assigned at least one wind turbine (216), in particular for generating electricity.
- 53. Solar thermal device according to
sentence 52, characterized in that the wind wheel (216) is arranged in the region of a first end (176) of the solar thermal element (62). - 54. Solar thermal device according to
sentence 52 or 53, characterized in that each wind wheel (216) is arranged and designed to drive a power generator for generating electricity. - 55. Solar thermal device according to one of
sentences 52 to 54, characterized in that the cleaning device (246) comprises the at least one wind wheel (216) and that the wind wheel (216) is designed to be drivable, in particular with electricity, to generate a cleaning air flow, in particular for blowing off snow and dirt from at least one solar thermal element (62). - 56. Solar thermal device according to one of the preceding sentences, characterized in that the solar thermal element (62) comprises at least one air guiding element (238) for guiding an air flow.
- 57. Solar thermal device according to
sentence 56, characterized in that the at least one air guiding element (238) is designed in the form of a projection (256) extending parallel or substantially parallel to the longitudinal axis and/or from the protective cover (100), in particular from the carrier element (104) is included. - 58. Solar thermal module (14) comprising at least one solar thermal device (60), characterized in that the solar thermal device (60) in the form of a solar thermal device (60) according to any one of the preceding sentences.
- 59. Solar thermal module according to
sentence 58, characterized in that the solar thermal module (44) comprises a plurality of solar thermal devices (60). - 60. Solar thermal module according to
sentence 58 or 59, characterized in that the absorption elements (66) of the solar thermal devices (60) are arranged parallel to one another. - 61. Solar thermal module according to one of
sentences 58 to 60, characterized in that the solar thermal module (14) comprises a holding frame (214) and in that the at least one cleaning element (248) is fixed to the holding frame (214) and has a free end in the direction is arranged or formed on the associated solar thermal device (60). - 62. Solar thermal module according to one of
sentences 58 to 61, characterized in that adjacent solar thermal elements (62) define a flow channel (236) between them. - 63. Solar thermal module according to one of
sentences 58 to 62, characterized in that the at least one wind turbine (216) is arranged at a first end of the flow channel (236) which is elevated counter to the direction of gravity. - 64. Solar thermal module according to sentence 63, characterized in that each wind turbine (216) is assigned an air guide element (234) and that the air guide element (234) is arranged or formed at the first end of the flow channel (236).
- 65. Solar thermal module according to one of
sentences 58 to 64, characterized in that the at least one solar thermal element (62) is assigned a heat transfer element (186) for transferring heat absorbed by the absorption element (66) to a heat transfer element (186) flowing through it heat exchange fluid (188). - 66. Solar thermal module according to sentence 65, characterized in that the heat transfer element (186) is arranged or formed at the first end (176) of the solar thermal element (62).
- 67. Solar thermal module according to
sentence 65 or 66, characterized in that the absorption element (66) comprises a heat-conducting element (182) and that the heat-transfer element (186) is thermally operatively connected to the heat-conducting element (182). - 68. Solar thermal module according to one of sentences 65 to 67, characterized in that the absorption element (66) and the heat transfer element (186) are arranged or designed to be rotatable relative to one another about the longitudinal axis (64).
- 69. Solar thermal module according to one of
sentences 58 to 68, characterized in that the solar thermal module (14) comprises at least one measuring device (52) for measuring a light intensity incident on the module (14), an outside temperature and/or an ambient humidity. - 70. Solar thermal module according to sentence 69, characterized in that the at least one measuring device (52) comprises at least one light sensor (54), at least one rain sensor (56) and/or at least one temperature sensor (58).
- 71. Solar thermal module according to one of
sentences 58 to 70, characterized in that the drive device (162) is designed for synchronous rotation of all solar thermal elements (62). - 72. Solar thermal module according to one of
sentences 58 to 70, characterized in that the drive device (162) is designed for synchronously rotating two solar thermal elements (62) which are arranged adjacent to both sides of a solar thermal element (62). - 73. Solar thermal module according to one of
sentences 58 to 72, characterized in that the drive device (162) is designed to move adjacent solar thermal elements (62) independently of one another. - 74. Solar thermal module according to one of
sentences 58 to 73, characterized in that the solar thermal module (14) comprises a control device (34) for controlling the drive device (162) depending on physical environmental parameters of the solar thermal module (14). - 75. Solar thermal module according to
clause 74, characterized in that the at least one measuring device (52) and the control device (162) are connected to one another in a control-effective manner. - 76. Solar thermal module according to one of the preceding sentences, characterized in that the solar thermal module (14) comprises a collection container (242).
- 77. Solar thermal module according to
sentence 76, characterized in that the collection container (242) is arranged or formed in relation to the direction of gravity in the region of a lower end of the solar thermal module (14). - 78. Solar thermal module according to
sentence 76 or 77, characterized in that the collecting container (242) is trough-shaped and that the at least one solar thermal device (60) is arranged or configured in the collecting container (242). - 79. Solar thermal module according to one of
sentences 76 to 78, characterized in that the solar thermal module (14) comprises a heating device (244) for heating the collection container (242), in particular the heating device (244) relative to the direction of gravity in the area of a is arranged or formed at the lower end of the collecting container (242). - 80. Energy supply system (10), in particular for a building (12), comprising at least one solar thermal module (14), in particular a plurality of modules (14), and a thermally conductively connected heat accumulator (18) to the at least one solar thermal module (14) for storing the solar heat absorbed by the at least one solar thermal module (14), characterized in that the at least one solar thermal module (14) is designed in the form of a solar thermal module (14) according to one of sentences 55 to 72.
- 81. Energy supply system according to
sentence 80, characterized in that the at least one solar thermal module (14) is arranged or held on a roof (20) or on a facade (22) of a building (12) or on a holding device. - 82. Energy supply system according to sentence 81, characterized in that the at least one solar thermal module (14) is inclined relative to the direction of gravity (24), in particular parallel or essentially parallel to the roof (20).
- 83. Energy supply system according to one of
sentences 80 to 82, characterized in that the energy supply system (10) comprises at least one electrical energy store (26) for storing energy with the at least one photovoltaic element (18) and/or the at least one wind turbine (216) of the solar thermal module (14) generated electricity. - 84. Energy supply system according to one of
sentences 80 to 83, characterized in that the energy supply system (10) comprises a central control device (34) for controlling and/or regulating, in particular electrical, components of the same depending on physical parameters in the building (12) and/or in an environment (48) thereof. - 85. A method for operating a solar thermal device (60), in particular a solar thermal device (60) according to one of
sentences 1 to 57, characterized in that when there is a maximum heat requirement, the at least one solar thermal element (62) is in a basic position with the absorption element ( 66) is aligned opposite or essentially opposite to the effective direction of the solar radiation field. - 86. The method according to sentence 85, characterized in that when the heat requirement decreases or is lower than the maximum heat requirement, the at least one solar thermal element (62) is at least partially, in particular completely, shaded or covered.
- 87. The method according to
sentence 85 or 86, characterized in that the at least one solar thermal element (62) follows a time-dependent changing effective direction of the solar radiation field, in particular continuously. - 88. The method according to any one of sentences 85 to 87, characterized in that when the demand for electrical energy increases, the at least one photovoltaic element (118) is aligned opposite or substantially opposite to the effective direction of the solar radiation field.
- 89. The method according to any one of sentences 85 to 88, characterized in that the plurality of solar thermal elements (62) individually or in groups depending on a heat requirement either with the respective absorption element (66) or with the photovoltaic element (118) against the direction of action of the solar Radiation field are aligned.
- 90. The method according to any one of sentences 85 to 89, characterized in that the at least one solar thermal element (62) is cleaned as a result of soiling or wetting with water or being covered with snow, in particular at regular time intervals.
- 91. The method according to any one of sentences 85 to 90, characterized in that the at least one solar thermal element (62) is moved to the basic position when the light intensity of the solar radiation field falls below a predetermined level.
- 92. The method according to any one of sentences 85 to 91, characterized in that in a hail protection operating mode the at least one solar thermal element (62) is aligned in a hail protection position in such a way that the protective cover (100) is directed against falling precipitation in such a way that the at least one photovoltaic element (118) has its active surface (120) in the direction of precipitation.
- 93. The method according to any one of sentences 85 to 92, characterized in that the at least one solar thermal element (62) is moved in a snow-clearing operating mode at regular time intervals, in particular rotated about the longitudinal axis (64), more particularly by a twisting angle in one area is reciprocated from about 90° to 270°.
- 94. The method according to any one of sentences 85 to 92, characterized in that the at least one solar thermal element (62) is moved back and forth at regular time intervals in an anti-icing operating mode, in particular about the longitudinal axis (64) by a twisting angle in a range of approximately 90° to 270° is rotated back and forth, in particular the anti-icing operating mode being exclusively activatable when the solar radiation impinging on the solar thermal device (60) falls below a predetermined lower radiation limit value.
- 95. The method according to any one of sentences 85 to 94, characterized in that the at least one solar thermal element (62) is aligned in an overheating protection operating mode in a heat protection position such that the shading device (12) shades the absorption element (66), in particular the at least a photovoltaic element (118) is aligned in the opposite direction to the solar radiation field in the heat protection position.
- 96. The method according to claim 95, characterized in that the overheating protection operating mode is automatically activated when a temperature of the heat exchanger fluid exceeds a predetermined temperature limit value, the temperature being measured in particular with a temperature sensor.
- 97. The method according to any one of sentences 85 to 96, characterized in that the at least one solar thermal element (62) is aligned in a wind control operating mode in a wind control position such that a current generated with the at least one associated wind wheel (216) has a maximum value.
- 98. The method according to any one of sentences 85 to 97, characterized in that the power generator assigned to the at least one wind turbine (216) is rotated in a wind turbine activation operating mode by applying a current for a start-up time, the power generator being rotated at regular time intervals will.
- 99. The method according to any one of sentences 85 to 98, characterized in that the drive device (162) is deactivated in an anti-jamming operating mode when a predetermined drive limit force is reached, with the at least one solar thermal element (62) rotating about the longitudinal axis ( 64) is rotated back and forth by a twisting angle in a range of approximately 90° to 270°.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung. Es zeigen:
-
1 : eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Gebäudes mit einem Energieversorgungssystem; -
2 : eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines solarthermischen Moduls eines Energieversorgungssystems, wobei ; -
3 : eine weitere schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels aus2 , wobei solarthermische Einrichtungen des solarthermischen Moduls zur Erzeugung von elektrischem Strom ausgerichtet sind; -
4 : eine vergrößerte Teilansicht der Anordnung aus2 ; -
5 : eine schematische perspektivische Ansicht der Anordnung aus2 von einer Unterseite; -
6 : eine vergrößerte Ansicht eines ersten Endes der Ausführungsbeispiele solarthermischer Vorrichtungen aus2 mit angekoppelten Wärmetauschereinrichtungen; -
7 : eine weitere schematische perspektivische Ansicht des ersten Endes der solarthermischen Vorrichtungen mit zugeordneten Windrädern; -
8 : eine schematische, teilweise Explosionsdarstellung der Anordnung aus7 ; -
9 : eine schematische Darstellung des ersten Endes der solarthermischen Vorrichtungen mit Antriebseinrichtung und Wärmetauschereinrichtung; -
10 : eine schematische, teilweise Explosionsdarstellung der Anordnung aus9 ; -
11 : eine Draufsicht auf die Anordnung in9 in Richtung der Längsachse; -
12 : eine Schnittansicht längs Linie 12-12 in11 ; -
13 : eine schematische Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels einer solarthermischen Vorrichtung aus2 ; -
14 : eine Schnittansicht längs Linie 14-14 in16 ; -
15 : eine Schnittansicht längs Linie 15-15 in14 durch einen ersten Endbereich des Ausführungsbeispiels einer solarthermischen Vorrichtung; -
16 : eine vergrößerte teilweise Längsschnittansicht längs Linie 15-15 in14 ; -
17 : eine weitere schematische perspektivische Ansicht einer Anordnung ähnlich9 ; -
18 : eine schematische, teilweise durchbrochene Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines solarthermischen Moduls mit zur Wärmegewinnung ausgerichteten solarthermischen Vorrichtungen; -
19 :eine Ansicht ähnlich 18 beim Abreinigen der solarthermischen Vorrichtungen; -
20 : eine Ansicht ähnlich19 beim Abreinigen einer Schutzhülle der solarthermischen Vorrichtung; -
21 :eine Ansicht ähnlich 20 beim Abreinigen eines Photovoltaikelements der solarthermischen Vorrichtung; -
22 : eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines solarthermischen Elements; -
23 : eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines solarthermischen Elements; -
24 : eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines solarthermischen Elements; -
25 : eine perspektivische schematische Gesamtansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines solarthermischen Moduls; -
26 : eine schematische Darstellung der Anordnung aus25 mit unterschiedlich ausgerichteten solarthermischen Elementen; -
27 : eine teilweise Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels einer solarthermischen Vorrichtung aus25 ; -
28 : eine vergrößerte Ansicht von zwei benachbarten solarthermischen Vorrichtungen aus25 ; -
29 : eine teilweise geschnittene Ansicht längs Linie 29-29 in28 ; -
30 : eine schematische Ansicht eines ersten Endes des solarthermischen Moduls aus25 ; -
31 : eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Antriebseinrichtung für ein solarthermisches Modul; -
32 : eine Draufsicht auf die Anordnung aus31 ; -
33 : eine Seitenansicht eines ersten Endes des solarthermischen Moduls aus24 ; -
34 : eine Teilansicht auf einen ersten Endbereich des Ausführungsbeispiels eines solarthermischen Moduls aus25 ; -
35 a) bis t): schematische Darstellungen unterschiedlicher Relativpositionen benachbarter solarthermischer Einrichtungen des Ausführungsbeispiels eines solarthermischen Moduls aus24 .
-
1 1: a schematic representation of an exemplary embodiment of a building with an energy supply system; -
2 : a schematic representation of a first exemplary embodiment of a solar thermal module of an energy supply system, wherein; -
3 : another schematic representation of the exemplary embodiment2 , wherein solar thermal devices of the solar thermal module are designed to generate electricity; -
4 : an enlarged partial view of the arrangement2 ; -
5 : a schematic perspective view of the arrangement2 from a bottom; -
6 FIG. 12: an enlarged view of a first end of the exemplary solar thermal devices2 with coupled heat exchanger devices; -
7 : another schematic perspective view of the first end of the solar thermal devices with associated wind turbines; -
8th : a schematic, partially exploded view of the arrangement7 ; -
9 : a schematic representation of the first end of the solar thermal devices with drive device and heat exchanger device; -
10 : a schematic, partially exploded view of the arrangement9 ; -
11 : a plan view of the arrangement in9 in the direction of the longitudinal axis; -
12 : a sectional view taken along line 12-12 in11 ; -
13 : a schematic exploded view of the embodiment of a solar thermal device2 ; -
14 : a sectional view taken along line 14-14 in16 ; -
15 : a sectional view taken along line 15-15 in14 through a first end portion of the embodiment of a solar thermal device; -
16 : an enlarged partial longitudinal sectional view taken along line 15-15 in14 ; -
17 : another schematic perspective view of an arrangement similar9 ; -
18 1: a schematic, partially broken view of an exemplary embodiment of a solar thermal module with solar thermal devices designed for heat generation; -
19 : a view similar18 when cleaning the solar thermal devices; -
20 : a view similar19 when cleaning a protective cover of the solar thermal device; -
21 : a view similar20 when cleaning a photovoltaic element of the solar thermal device; -
22 : a sectional view of a further embodiment of a solar thermal element; -
23 : a sectional view of a further embodiment of a solar thermal element; -
24 : a sectional view of a further embodiment of a solar thermal element; -
25 1: a perspective schematic overall view of a further exemplary embodiment of a solar thermal module; -
26 : a schematic representation of the arrangement25 with differently aligned solar thermal elements; -
27 : a partially exploded view of the embodiment of a solar thermal device25 ; -
28 : an enlarged view of two adjacent solar thermal devices25 ; -
29 : a partially sectioned view along line 29-29 in28 ; -
30 : a schematic view of a first end of the solar thermal module25 ; -
31 : a schematic representation of a further exemplary embodiment of a drive device for a solar thermal module; -
32 : a plan view of the assembly31 ; -
33 : a side view of a first end of the solarthermal module 24 ; -
34 : a partial view of a first end area of the exemplary embodiment of a solar thermal module25 ; -
35 a) to t): schematic representations of different relative positions of adjacent solar thermal devices of the embodiment of a solarthermal module 24 .
In
Das erste Ausführungsbeispiel des Energieversorgungssystems 10 umfasst insgesamt sechs solarthermische Module 14. Diese sind über eine schematisch in
Bei dem Ausführungsbeispiel der
Bei alternativen, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen sind ein oder mehrere solarthermische Module 14 an einer Fassade 22, einem Zaun, einer Garage oder einer separaten Haltevorrichtung angeordnet.In alternative, non-illustrated exemplary embodiments, one or more solar
Die solarthermischen Module 14 sind bezogen auf die Schwerkraftrichtung, welche in
Das Energieversorgungssystem 10 umfasst bei dem in
Über eine weitere Verbindungsleitung 32 ist der elektrische Energiespeicher 26 mit einer Steuerungseinrichtung 34 steuerungswirksam verbunden. Über eine Steuerleitung 36 ist die Steuerungseinrichtung 34 mit den solarthermischen Modulen 14 steuerungswirksam verbunden. Eine weitere Steuerleitung 38 ist schematisch in
Der elektrische Energiespeicher 26 ist ausgebildet zum Speichern von elektrischem Strom, welcher mit den solarthermischen Modulen 14 erzeugt wird. Dies wird nachfolgend noch im Einzelnen erläutert.The electrical energy store 26 is designed to store electrical power that is generated with the solar
Der Wärmespeicher 18 ist ausgebildet zum Speichern von mit den solarthermischen Modulen 14 aufgenommener solarer Wärme. Als Speichermedium wird bei dem Energieversorgungssystem 10 Wasser genutzt, welches über einen optionalen Wärmetauscher 40, welcher über die Verbindungsleitung 16 mit den solarthermischen Modulen 14 wärmeleitungswirksam verbunden ist, auf das Speichermedium übertragen wird. Im solarthermischen Modul 14 sowie der Verbindungsleitung 16 ist ein Wärmetauscherfluid 188 enthalten, welches auch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt im flüssigen Aggregatzustand verbleibt.The
In
Ferner ist symbolisch in
Die Steuerungseinrichtung 34 ist bei dem Ausführungsbeispiel der
Weiters ist schematisch und beispielhaft ein elektrischer Verbraucher 50 in
Zur Erfassung physikalischer Parameter, insbesondere der Umgebung 48, ist wahlweise jedem solarthermischen Modul 14 oder allen Modulen 14 gemeinsam eine Messeinheit 52 zugeordnet. Jede Messeinheit 52, auch als Messeinrichtung bezeichnet, umfasst einen oder mehrere Lichtsensoren 54, einen oder mehrere Regensensoren 56 sowie einen oder mehrere Temperarturfühler 58. Dies ermöglicht es, mit der Messeinheit eine Intensität des auf das solarthermische Modul auftreffenden solaren Strahlungsfeldes sowie eine Umgebungstemperatur zu messen. Ferner kann feststellt werden, ob es regnet oder nicht.A measuring
Die solarthermischen Module 14 umfassen mehrere solarthermische Vorrichtungen 60, die identisch beziehungsweise im Wesentlichen identisch ausgebildet sind. Bei dem Ausführungsbeispiel der
Die solarthermischen Module 14 sind modular ausgebildet, sodass sie auch mit einer geringeren oder einer größeren Anzahl solarthermischer Vorrichtungen 60 ausgebildet werden können.The solar
Jede solarthermische Vorrichtung 60 umfasst ein solarthermisches Element 62, welches ein eine Längsachse 64 definierendes Absorptionselement 66 zum Absorbieren von solarer Strahlung umfasst.Each solar
Das Absorptionselement 66 ist röhrenförmig ausgebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel der
Das Wärmerohr 70 ist an einer Absorptionsklammer 72 gehalten. Die Absorptionsklammer 72 ist wie das Wärmerohr 70 langestreckt ausgebildet und umfasst eine erste am Wärmerohr 70 anliegende Halbschale 74 mit einem ersten freien Ende 76. An die erste Halbschale 74 schließt sich ein im Wesentlichen in radialer Richtung von der Längsachse weg erstreckender erster Verbindungsabschnitt 78 an. An den ersten Verbindungsabschnitt 78 schließt sich wiederum ein konzentrisch zur Längsachse 64 ausgebildeter, sich über etwa 180° erstreckender erster Absorptionsabschnitt 80 an. Dieser ist über einen zweiten Verbindungsabschnitt 82 mit einer zweiten Halbschale 84 verbunden, welche der ersten Halbschale 74 gegenüberliegend am Wärmerohr 70 anliegt. Von der zweiten Halbschale 84 erstreckt sich parallel zum ersten Verbindungsabschnitt 78 ein zweiter Verbindungsabschnitt 86 zu einem zweiten Absorptionsabschnitt 88, welcher dem ersten Absorptionsabschnitt 80 diametral gegenüberliegend angeordnet ist. Ein zweites freies Ende 90 weist auf den Übergangsbereich zwischen dem ersten Absorptionsabschnitt 80 und dem zweiten Verbindungsabschnitt 82.The
Das Wärmerohr 70 ist zwischen den Halbschalen 74 und 84 klemmend gehalten. Die Absorptionsklammer 72 ist aus einem solare Strahlung absorbierenden Metall ausgebildet, sodass die von den Absorptionsabschnitten 80 und 88 absorbierte Wärme über die Verbindungsabschnitte 78, 82 und 86 zu den Halbschalen 74 und 84 geleitet und durch den thermischen Kontakt mit dem Wärmerohr 70 auf dieses übertragen wird, um das im Innenraum 92 des Wärmerohrs enthaltende Fluid zu erwärmen.The
Das Absorptionselement 66 umfasst ein erstes Hüllrohr 94 sowie ein zweites Hüllrohr 96. Das erste Hüllrohr 94 umgibt die Absorptionsklammer 72. Das zweite Hüllrohr 96 umgibt das erste Hüllrohr 94, sodass zwischen den Hüllrohren 94 und 96 ein Spalt 98 verbleibt, welcher evakuiert ist. Die Hüllrohre 94 und 96 sind strahlungsdurchlässig ausgebildet, und zwar aus einem Glas.The
Das solarthermische Element 62 umfasst ferner eine Schutzhülle 100, die sich in Richtung der Längsachse 64 erstreckt und einen Innenraum 102 definiert, in welchem das Absorptionselement 66 angeordnet ist. Die Schutzhülle 100 umgibt somit das Absorptionselement 66. Sie ist bei dem in den
Die Schutzhülle 100 umfasst ferner ein sich parallel zur Längsachse 64 erstreckendes Fensterelement 106, welches für solare Strahlung durchlässig oder im Wesentlichen durchlässig ausgebildet ist.The
Das Fensterelement 106 ist bei einem Ausführungsbeispiel aus Glas und bei einem weiteren Ausführungsbeispiel aus einem Kunststoff ausgebildet.In one exemplary embodiment, the
Das Fensterelement 106 erstreckt sich über einen Umfangswinkel 108 bezogen auf die Längsachse 64, welcher in einem Bereich von etwa 100° bis etwa 210° liegt. Bei dem in den
Die solarthermische Vorrichtung 60 umfasst ferner eine Beschattungseinrichtung 112 zum Beschatten des Absorptionselements 66. Die Beschattungseinrichtung 112 umfasst ein bewegbar angeordnetes Beschattungselement 114, welches von einer Bestrahlungsstellung, in welcher das Absorptionselement 66 unbeschattet oder verdeckt ist, wie beispielsweise schematisch in den
In der Beschattungsstellung kann das Beschattungselement 114 das Absorptionselement 66 auch vollständig verdecken, wie dies beispielhaft in
Das Beschattungselement 114 ist um die Längsachse 64 verdrehbar angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel der
Bei dem Ausführungsbeispiel der
Das Trägerelement 104 ist für solare Strahlung undurchlässig ausgebildet.The
Ferner umfasst das Beschattungselement 114 ein oder mehrere Photovoltaikelemente 118 zum Erzeugen von elektrischem Strom durch Absorption solarer Strahlung. Das Photovoltaikelement 118 weist eine aktive Fläche 120 auf, die eben ausgebildet und von der Längsachse 64 weg weisend angeordnet ist. Das Photovoltaikelement 118 ist in einer von der Längsachse 64 weg weisend geöffneten Ausnehmung 122 des Trägerelements 104 angeordnet. Somit umfasst das Beschattungselement 114 auch das Photovoltaikelement 118.Furthermore, the
Ferner bildet das Photovoltaikelement 118 einen Teil einer von der Längsachse 64 weg weisenden Außenfläche 124 der Schutzhülle 100. Das Beschattungselement 114 bildet bei dem Ausführungsbeispiel der
Das solarthermische Element 62 ist spiegelsymmetrisch beziehungsweise im Wesentlichen spiegelsymmetrisch bezogen auf eine die Längsachse 64 enthaltende Symmetrieebene 126 ausgebildet.The solar
Das solarthermische Element 62 umfasst ferner einen Kühlkörper 128, welcher mit dem Photovoltaikelement 118 in thermischer Wirkverbindung steht. Bei dem Ausführungsbeispiel der
Der Kühlkörper 128 bildet einen Teil der Außenfläche 124 der Schutzhülle 100, und einen zwar in einem Bereich, welcher sich zwischen dem Photovoltaikelement 118 und dem Fensterelement 106 erstreckt.The
Der Kühlkörper 128 umfasst ferner mehrere, sich parallel zur Längsachse 64 erstreckende Kühlkanäle 130 in Form von Kühlschlitzen 132. Die mehreren Kühlschlitze 132 sind am spiegelsymmetrisch zur Symmetrieebene 126 ausgebildeten Trägerelement 104 parallel zur Längsachse 64 und parallel zur Ausnehmung 122 und somit auch parallel zum Photovolktaikelement 118 verlaufend ausgebildet. Die Kühlschlitze 132 enden im Bereich der Außenfläche 124.The
Eine äußere Kontur des Trägerelements 104 und damit auch des Kühlkörpers 128 bildet zusammen mit dem Fensterelement 106 einen zylindrischen Außenflächenbereich 134, welcher sich über einen Außenflächenbereichwinkel 136 erstreckt. Ein weiterer Außenflächenbereich 138 wird durch das Photovoltaikelement 118 definiert. Dieses erstreckt sich über einen weiteren äußeren Flächenbereichwinkel 140.An outer contour of the
Die Außenflächenbereichwinkel 136 und 140 ergänzen sich zum Umfangswinkel um 360°. Bei dem Ausführungsbeispiel der
Der Innenraum 102 ist von einer Reflexionsfläche 142 begrenzt. Sie ist derart angeordnet beziehungsweise ausgebildet, dass durch das Fensterelement 106 in den Innenraum 102 eintretende solare Strahlung in Richtung auf das Absorptionselement 66 hin reflektiert, also umgelenkt wird.The interior 102 is delimited by a
Das Absorptionselement 66 ist räumlich zwischen der Reflexionsfläche 142 und dem Fensterelement 106 angeordnet.The
Das solarthermische Element 62 umfasst eine optische Abbildungseinrichtung 144 zum Abbilden und/oder Umlenken von auf die Schutzhülle 100 auftreffender solarer Strahlung auf das Absorptionselement 66. Die optische Abbildungseinrichtung 144 umfasst die Reflexionsfläche 142.The solar
Bei dem Ausführungsbeispiel der
Bei dem in den
Die Reflexionsfläche 412 wird durch eine in den Innenraum 102 weisende Kühlkörperseitenfläche 154 des Kühlkörpers 128 vorgegeben. Die Reflexionsfläche 142 bedeckt beziehungsweise bildet die Kühlkörperseitenfläche 154 des Kühlkörpers 128. Die Kühlkörperseitenfläche 154 weist zwei ebene, gegeneinander um einen Winkel 156 geneigte Kühlkörperseitenflächenbereiche 158 und 160 auf, wobei sich der Kühlkörperseitenflächenbereich 160 bis an das Fensterelement 106 heran erstreckt in Richtung auf das Photovoltaikelement 118. Der Kühlkörperseitenflächenbereich 158 schließt sich an den Kühlkörperseitenflächenbereich 160 an und weist mit einer freien Kante im Wesentlichen in Richtung auf eine freie Kante des Kühlkörperseitenflächenbereichs 160 des anderen Reflexionselements 150.The reflection surface 412 is defined by a heat
Durch die beschriebene und insbesondere in
Die solarthermische Vorrichtung 60 umfasst ferner eine Antriebseinrichtung 162, die ausgebildet ist zum Drehen des solarthermischen Elements 62 um die Längsachse 64. Durch die drehfeste Anordnung des Trägerelements 104 und damit auch des Photovoltaikelements 118 sowie des Absorptionselements 66 kann mit der Antriebseinrichtung 162 somit auch das Beschattungselement 114 um die Längsachse 64 verdreht werden.The solar
Die Antriebseinrichtung 162 umfasst einen motorischen Antrieb 164, welcher bei dem Ausführungsbeispiel der
Die Antriebseinrichtung 162 umfasst ein vom motorischen Antrieb 164 angetriebenes erstes Antriebselement 168. Das solarthermische Element 62 umfasst ein zweites Antriebselement 170. Die Antriebselemente 168 und 170 sind zusammenwirkend angeordnet beziehungsweise ausgebildet zum Übertragen einer Antriebskraft des motorischen Antriebs 164 auf das solarthermische Element 62, um dieses um die Längsachse 64 zu verdrehen.The
Das erste Antriebselement 168 ist in Form einer Antriebsspindel 172 beziehungsweise Antriebsschnecke ausgebildet. Das zweite Antriebselement 170 ist in Form eines zur Antriebsschnecke korrespondierenden Zahnrads 174 ausgebildet. Das Zahnrad 174 ist an einem ersten Ende 176 des solarthermischen Elements 62 angeordnet, und zwar derart, dass die Zähne des Zahnrads 174 in radialer Richtung bezogen auf die Längsachse 64 abstehen.The
Das erste Antriebselement 168 definiert eine erste Antriebselementlängsachse 178. Das zweite Antriebselement 170 definiert eine zweite Antriebselementlängsachse 180. Die beiden Antriebselementlängsachsen 178 und 180 verlaufen quer, nämlich senkrecht, wie insbesondere in
Die Antriebseinrichtung 162 ist ferner derart ausgebildet, dass mit dem Antrieb 164 alle solarthermischen Elemente 62 des solarthermischen Moduls 14 synchron bewegt, also jeweils um ihre Längsachse 64 verdreht werden können. Zu diesem Zweck ist das erste Antriebselement 168 mit einer der Anzahl der solarthermischen Elemente 62 entsprechenden Anzahl an Antriebsspindeln 172 ausgebildet, die jeweils mit dem drehfest mit dem solarthermischen Element 62 gekoppelten Zahnrad 174 in Eingriff stehen.The
Die Antriebseinrichtung 182 ist mit der Steuerungseinrichtung 34 steuerungswirksam verbunden, sodass eine Ausrichtung der solarthermischen Elemente 62 in einer beliebigen Rotationsstellung bezogen auf die jeweilige Längsachse 64 vorgegeben werden kann.The
Das Absorptionselement 66 umfasst ein Wärmeleitelement 182, welches vom ersten Ende des solarthermischen Elements 62 koaxial zur Längsachse 64 absteht. Es ist in Form eines zylindrischen Kopfes 184 ausgebildet, welcher einen etwa 2,5 mal größeren Durchmesser aufweist als das Wärmerohr 70, welches sich zwischen den Halbschalen 74 und 84 erstreckt.The
Dem solarthermischen Element 62 ist ein Wärmeübertragungselement 186 zugeordnet zum Übertragen von mit dem Absorptionselement 66 aufgenommener Wärme auf ein das Wärmeübertragungselement 186 durchströmendes Wärmetauscherfluid 188. Das Wärmeübertragungselement 186 ist am ersten Ende 176 des solarthermischen Elements 62 angeordnet beziehungsweise ausgebildet. Das Wärmeleitelement 182 ist mit dem Wärmeübertragungselement 186 thermisch wirkverbunden. Dies wird durch einen Wärmekoppler 190 erreicht, welcher eine Aufnahme 192 für den Kopf 184 aufweist. Die Aufnahme 192 ist so bemessen, dass eine Außenfläche 194 des Kopfs 184 in thermischem Kontakt mit einer inneren Wandfläche 196 der Aufnahme 192 steht. Die Aufnahme 192 ist in Form eines Sacklochs ausgebildet, welches von einer einseitig verschlossenen Hülse 198 definiert ist. Auf einer Außenseite der Hülse 198 stehen in radialer Richtung weisend Wärmeleitbleche 200 ab.A
Der Wärmekoppler 190 ist in einem Anschlusselement 202 aufgenommen. Das Anschlusselement 202 ist in Form einer einseitig mit einer halben Hohlkugel verschlossenen Hülse ausgebildet. An dieser sind in Richtung der Längsachse versetzt zwei Öffnungen 204 und 206 ausgebildet. Die Öffnung 204 bildet einen Einlass für das Wärmetauscherfluid 188, die Öffnung 206 einen Auslass. Strömt das Wärmetauscherfluid 188 durch die Öffnung 204 in den Innenraum des Anschlusselements 202, strömt es zwangsweise geführt durch die Wärmeleitbleche 200 parallel zur Längsachse 64 in Richtung auf das erste Ende 176 des solarthermischen Elements 62 hin. Von diesem Ende wird es dann in die Öffnung 206 geleitet. Durch diese Ausgestaltung wird ein sehr guter Wärmeaustausch zwischen dem Wärmekoppler 190 Wärmetauscherfluid 188 ermöglicht, um die solare Wärme auf das Wärmetauscherfluid 188 zu übertragen.The
Die Wärmeübertragungselemente 186 der solarthermischen Elemente 62 des solarthermischen Moduls 14 sind einander nachgeschaltet angeordnet, sodass stets von der Öffnung 206 das Wärmetauscherfluid 188 zur Öffnung 204 des benachbart angeordneten Wärmeübertragungselements 186 strömt. Das Wärmetauscherfluid 188 strömt somit nacheinander durch alle Wärmeübertragungselemente 186 des solarthermischen Moduls 14. Durch eine Rückleitung 208 wird dann das Wärmetauscherfluid 188 zum Wärmespeicher 18 geleitet, insbesondere über die Verbindungsleitung 16, die mit der Rückleitung 208 gekoppelt ist.The
Wie beschrieben sind das solarthermische Element 62 und das Wärmeübertragungselement 186 relativ zueinander um die Längsachse 64 verdrehbar angeordnet oder ausgebildet. Insbesondere ist der Kopf 184 in der Aufnahme 192 des Wärmekopplers 190 rotierbar.As described, the solar
Das solarthermische Element 62 ist im Bereich des ersten Endes 176 mit einem Verschlusselement 210 versehen, welches den Innenraum 102 quer zur Längsachse 64 verschließt. Das Verschlusselement 210 umfasst ferner einen Hülsenabschnitt 212, welcher sich zum ersten Ende 176 hin erstreckt und welcher das Zahnrad 174 trägt. Der Hülsenabschnitt 212 ist im Bereich des ersten Endes 176 mit einem Deckel 214 verschlossen, durch den das Wärmerohr 70 mit dem Kopf 184 herausgeführt ist.The solar
Das solarthermische Modul 14 umfasst ferner mehrere Windräder 216, auch als Windgeneratoren bezeichnet. Jedem solarthermischen Element 62 sind ein oder zwei Windräder 216 zugeordnet. Jedes Windrad 216 definiert eine Windradlängsachse 218, die parallel zu den Längsachsen 64 der solarthermischen Elemente 62 verläuft.The solar
Jedem Windrad 216 ist ein Luftführungsgehäuse 220 zugeordnet. Es ist in Form einer Haube mit einer in Richtung auf die solarthermischen Elemente 62 hin geöffneten Einlassöffnung 222 ausgebildet. Die Haube 224 ist mit einer Abdeckung 226 verbunden, die als Verkleidung der Antriebseinrichtung 162 dient.An
Die im Bereich des ersten Endes 176 des solarthermischen Elements 62 angeordneten Windräder 216 sind ausgebildet zum Antreiben eines integrierten Stromgenerators zum Erzeugen von elektrischem Strom. Hierfür kann das Windrad 216 als Teil eines elektrischen Lüfters genutzt werden, welcher beim Durchströmen einer Lüfterradöffnung 230, in welcher ein Lüfterrad 232 rotierbar gehalten ist, den Motor des Lüfters 228 als Stromgenerator zur Stromerzeugung nutzt.The
Wie insbesondere in den
Ist das solarthermische Modul 14 wie schematisch in
Wie beschrieben definieren benachbarte solarthermische Elemente 62 zwischen sich einen Strömungskanal 236. Die Windräder 216 sind jeweils an einem entgegen der Schwerkraftrichtung erhöhten Ende des Strömungskanals 236 angeordnet. Entsprechend ist auch jeweils ein Luftführungselement 234 an diesem Ende des Strömungskanals 236 angeordnet beziehungsweise ausgebildet.As described, adjacent solar
Die Absorptionselemente 66 und damit auch die solarthermischen Elemente 62 der solarthermischen Vorrichtung 60 sind parallel zueinander ausgerichtet.The
Das solarthermische Element 62 umfasst ferner ein Luftleitelement 238 zum Führen einer Luftströmung wie beschrieben. Das Luftleitelement 238 ist bei dem Ausführungsbeispiel der
Für eine einfache Montage des solarthermischen Moduls 14 umfasst es einen Halterahmen 240. Der Halterahmen 240 ist bei dem Ausführungsbeispiel der
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das solarthermische Modul 14 eine Heizeinrichtung 244 zum Beheizen des Auffangbehälters 242. Die Heizeinrichtung 244 ist dann bezogen auf die Schwerkraftrichtung im Bereich eines unteren Endes des Auffangbehälters 242 angeordnet beziehungsweise ausgebildet. So können Schnee und Eis durch entsprechendes Beheizen geschmolzen und als Wasser abgeleitet werden.In one exemplary embodiment, the solar
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Auffangbehälter bezogen auf die Schwerkraftrichtung im Bereich eines unteren Endes des solarthermischen Moduls 14 angeordnet oder ausgebildet.In an alternative exemplary embodiment, the collection container is arranged or formed in the area of a lower end of the solar
Ferner umfasst die solarthermische Vorrichtung 60 eine Reinigungseinrichtung 246 zum Reinigen des solarthermischen Elements 62. Die Reinigungseinrichtung 246 umfasst ein oder mehrere Reinigungselemente 248. Bei dem in den
Wie in den
Die Wischlippe 250 ist derart positioniert, dass sie in einer Grundstellung, wie sie in
Bei einem alternativen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, ist das Reinigungselement 248 in Form einer Wischbürste ausgebildet. Deren Funktion entspricht der Funktion der in den
Bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel ist das Reinigungselement 248 in Form einer rotierenden Abstreifbürste ausgebildet, deren Längsachse parallel zur Längsachse 64 verläuft.In a further alternative exemplary embodiment, the
Eine Abreinigung des solarthermischen Elements 62 erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel der
Insbesondere kann abgestreifter Schnee im Auffangbehälter 242 aufgefangen und mittels der Heizeinrichtung 244 geschmolzen und so in definierter Weise vom solarthermischen Modul 14 entfernt werden.In particular, snow that has been scraped off can be caught in the collecting
Bei dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel umfasst die Reinigungseinrichtung 246 auch eines oder alle Windräder 216. Diese sind mit Strom antreibbar zum Erzeugen eines Reinigungsluftstroms. So können insbesondere Verschmutzungen wie Laub oder nicht anhaftender Staub sowie auch trockener Schnee vom solarthermischen Element 62 abgeblasen werden.In the exemplary embodiment shown and described, the
Wie bereits erläutert bildet die Messeinheit 252 eine Messeinrichtung, mit welcher eine auf das solarthermische Modul 14 auftreffende Lichtintensität, eine Außentemperatur und/oder eine Umgebungsfeuchtigkeit gemessen werden können. Hierfür umfasst die Messeinrichtung einen Lichtsensor 54 einen oder mehrere Regensensoren 56 oder einen oder mehrere Temperaturfühler 58 beziehungsweise Temperatursensoren.As already explained, the measuring
Die Antriebseinrichtung 162 ist bei dem Ausführungsbeispiel der
Wie bereits erläutert ist die Steuerungseinrichtung 34 auch ausgebildet zum Steuern der Antriebseinrichtung 162 in Abhängigkeit von physikalischen Umgebungsparametern des solarthermischen Moduls. Hierfür sind die Messeinheit 52 und die Steuerungseinrichtung 162 steuerungswirksam miteinander verbunden.As already explained, the
Die beschriebene solarthermische Vorrichtung 60, mithin also alle solarthermischen Vorrichtungen 60, die von einem solarthermischen Modul 14 umfasst sind, können insbesondere auf unterschiedliche Weisen betrieben werden. The solar
Um einen maximalen Wärmebedarf des Gebäudes 12 zu decken, werden die solarthermischen Elemente 62 in einer Grundstellung mit dem Absorptionselement 66 entgegen oder im Wesentlichen entgegen der Wirkrichtung des solaren Strahlungsfelds ausgerichtet. Diese Grundstellung ist beispielsweise schematisch in
Nimmt der Wärmebedarf des Gebäudes 12 ab oder ist geringer als die vom solarthermischen Element 62 bereitstellbare Wärmemenge, dann kann das solarthermische Element 62 ausgehend von der in
Unter Berücksichtigung von Umgebungsparametern, insbesondere eines Sonnenstands, können die solarthermischen Elemente 62 jedes solarthermischen Moduls 14 einer sich zeitabhängig ändernden Wirkrichtung des solaren Strahlungsfelds nachgeführt werden. Eine solche Nachführung kann insbesondere kontinuierlich erfolgen.Taking into account environmental parameters, in particular a position of the sun, the solar
Ist der Wärmespeicher 18 maximal mit Wärme beschickt, können die solarthermischen Elemente 62 um die Längsachse 64 rotiert werden, und zwar derart, dass die Trägerelemente 104 mit Photovoltaikelement 118 dem solaren Strahlungsfeld entgegengerichtet ausgerichtet werden. So kann statt der Aufnahme von solarer Wärme das solare Strahlungsfeld zum Erzeugen von elektrischem Strom mittels der Photovoltaikelemente 118 genutzt werden.If the
Eine stufenlose Ausrichtung der solarthermischen Elemente 62 ermöglicht beliebige Verhältnisse bei der Erzeugung von Strom und Wärme mit den solarthermischen Vorrichtung 60 des solarthermischen Moduls 14.A stepless alignment of the solar
Die Steuerungseinrichtung 34 ermöglicht insbesondere auch einen Betrieb derart, dass die solarthermischen Elemente 62 infolge einer Verschmutzung oder Benetzung mit Wasser oder Bedeckung mit Schnee gereinigt werden. Eine solche Reinigung kann in regelmäßigen Zeitabständen erfolgen. Beispielsweise kann im Winter bei Niederschlag alle 15 Minuten eine Rotation der solarthermischen Elemente 62 veranlasst werden, um Schnee abzuschütteln. Ferner kann abhängig von einer Lichtintensität jedes solarthermische Element 62 in eine vordefinierte Grundstellung bewegt werden, beispielsweise in die Stellung, in welcher das Beschattungselement 114 das Absorptionselement 66 verdeckt oder vollständig freigibt.In particular, the
In den
Das Trägerelement 104 weist eine äußere Kontur auf, die einer äußeren Kontur des Trägerelements 104 entspricht, wie es schematisch in
Bei dem in
Beim Ausführungsbeispiel der
Die Vorsprünge 256 können in Verbindung mit den Einschnitten 254 insbesondere dazu dienen, bei Rotation des solarthermischen Elements 62 um die Längsachse 64 Schnee auf dem solarthermischen Modul 14 zu entfernen. Das Trägerelement 104 dient in diesem Fall als eine Art Schneeschaufel. Ein optimales Entfernen von Schnee ist insbesondere möglich, indem das solarthermische Element 62 in unterschiedliche Richtungen rotiert wird, sodass beide Ausnehmungen und Vorsprünge 154, 256 zum Abräumen von Schnee genutzt werden können.The
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines solarthermischen Moduls 14 ist schematisch in den
Ein wesentlicher Unterschied des Ausführungsbeispiels der
Vom Fensterelementbereich 110 erstrecken sich beidseits zwei parallel zueinander verlaufende ebene Fensterelementbereiche 260, welche in zwei weitere, zu diesen abgewinkelte ebene Fensterelementbereiche 262 übergehen, die in entgegengesetzte Richtungen voneinander weg weisen. Freie Enden 264 gehen in jeweils einen ebenen Kühlkörperseitenflächenbereich 158 über, die mit den jeweiligen Fensterelementbereichen 262 einen Winkel von etwa 45° anschließen.Two flat
An die Kühlkörperseitenflächenbereiche 160 schließen sich ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel der
Die Kühlkörperseitenflächenbereiche 158 und 160 sind mit einer reflektierenden Beschichtung 148 versehen und bilden auf diese Weise Reflexionselemente 150 in Form von Spiegeln 152.The heat sink
Am Fensterelementbereich 110 ist eine Linse 268 der optischen Abbildungseinrichtung 144 angeordnet, und zwar in Form einer Fresnellinse 270. Auf den Fensterelementbereich 110 auftreffende solare Strahlung wird mittels dieser Linse 268 auf das Absorptionselement 66 gelenkt. Durch die Fensterelementbereiche 262 und 260 eintretende Strahlung trifft entweder direkt auf das Absorptionselement 66 oder wird mittels der Reflexionselemente 150 auf das Absorptionselement 66 umgelenkt.A
Das Trägerelement 104 weist eine Kontur auf seiner der Schutzhülle 110 zugewandten Seite auf, die an die Kontur angepasst ist, welche durch die Kühlkörperseitenflächenbereiche 158, 160 sowie den Kühlkörperseitenflächenabschnitt 266 definiert wird. Auf einer vom Innenraum 102 weg weisenden Seite ist am Trägerelement 104 eine Ausnehmung für das Photovoltaikelement 118 ausgebildet. Somit bildet auch bei diesem Ausführungsbeispiel das Trägerelement 104 in Verbindung mit dem Photovoltaikelement 118 einen Teil der Beschattungseinrichtung 112, um das Absorptionselement 66 ganz oder teilweise zu verdecken.The
Am Trägerelement 104 sind ferner zwei im Wesentlichen in diametraler Richtung voneinander weg weisend geöffnete Aufnahmenuten 272 ausgebildet, welche zwischen sich einen Öffnungswinkel einschließen, welcher etwas kleiner als 180° ist. In die Aufnahmenuten 272 sind Reinigungselemente 248 in Form von Wischlippen 250 eingesetzt, die seitlich über das Trägerelement 104 vorstehen.Also formed on the
Zwischen den Aufnahmenuten 272 und einem am Kühlkörperseitenflächenbereich 160 anliegenden Abschnitt des Trägerelements 104 sind drei parallel zueinander verlaufende Kühlschlitze 132 ausgebildet. Diese verlaufen zudem in etwa parallel zu den jeweils benachbarten Kühlkörperseitenflächenbereichen 160.Three cooling
Ein weiterer Unterschied bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Ausgestaltung der Antriebseinrichtung 162. Sie umfasst zwei Antriebe 164 in Form von Elektromotoren 166. Jeder Antrieb 164 treibt jeweils ein erstes Antriebselement 168 an.A further difference in this exemplary embodiment is the configuration of the
Die beiden ersten Antriebselemente 168 umfassen jeweils eine Antriebsspindel 172, die einem zweiten Antriebselement 170 in Form eines Zahnrads 174 zugeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinrichtung 162 zum synchronen Drehen von zwei solarthermischen Elementen 62 ausgebildet, zwischen denen ein weiteres solarthermisches Element 62 angeordnet ist. Mit anderen Worten treibt jedes erste Antriebselement 168 nicht unmittelbar benachbarte solarthermische Elemente 62 an, sondern nur jedes zweite. Auf diese Weise ist es möglich, mit der Antriebseinrichtung benachbarte solarthermische Elemente 62 unabhängig voneinander zu bewegen. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert, insbesondere in Verbindung mit
Die zweiten Antriebselemente 170 sind jeweils auf dem Verschlusselement 210 angeordnet. Die beiden ersten Antriebselemente 168 verlaufen parallel zueinander und wiederum in einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse 64 des solarthermischen Moduls 14 verläuft.The
Die ersten Antriebselemente 168 sind derart mit den Antriebsspindeln 172 ausgestattet, dass nur jedes zweite Zahnrad 174 mit den Antriebsspindeln 172 des jeweiligen ersten Antriebselements 168 zusammenwirken kann. Wie in
Die Ausgestaltung der Wärmeübertragungselemente 186 sowie die Funktionsweise der Wärmeübertragung vom Absorptionselement 66 auf das Wärmetauscherfluid 188 entspricht dem oben in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel der
Auch die Ausgestaltung und Anordnung der Windräder 216 zur Erzeugung von Strom durch entlang der solarthermischen Elemente 62 aufsteigende Luft stimmt mit dem oben beschriebenen Aufbau überein.The design and arrangement of the
Aufgrund der anderen Gestaltung der Schutzhülle 100 sind bei diesem Ausführungsbeispiel weiter optimierte Strömungskanäle 236 ausgebildet, und zwar einerseits bei einer Ausrichtung der Fensterelementbereiche 110 in einer wie schematisch in
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen solarthermischer Vorrichtungen 60 können die Windräder 216 auch aktiv betrieben werden. Mit anderen Worten können die Lüfter 228 mit Strom beaufschlagt werden, um beispielsweise lose Verschmutzungen wie Staub und Blätter, aber auch Niederschläge in Form von Schnee und Regen von den solarthermischen Elementen 62 abzublasen.In the described exemplary embodiments of solar
Die Reinigungseinrichtung 246 mit den an den Trägerelementen 104 angeordneten Reinigungselementen 248 ermöglicht die wechselseitige Reinigung benachbarter solarthermischer Elemente durch entsprechend koordinierte Bewegungen benachbarter solarthermischer Elemente 62 relativ zueinander.
In der Stellung a) stehen freie Enden der Wischlippen 250 in Kontakt mit einem benachbarten Trägerelement und Wischen ausgehend von der Nut 258 den Einschnitt 254 ab. In der Stellung b) ist die Bewegung durch gestrichelte Pfeile angedeutet, sodass die Wischlippen 250 am Ende dieser Bewegung den Übergangsbereich zwischen der Kühlkörperseitenflächenbereich 160 und dem Fensterelementbereich 262 berühren.In position a), the free ends of the
Die schematischen Darstellung c) und d) entsprechen den Stellungen gemäß a) und b) für die benachbarten solarthermischen Elemente 62 umgekehrter Weise.The schematic representations c) and d) correspond to the positions according to a) and b) for the adjacent solar
Die in e) und f) dargestellten Stellungen entsprechen der relativen Bewegungsanordnung gemäß a) und b).The positions shown in e) and f) correspond to the relative movement arrangement according to a) and b).
Die Bewegungsstellungen g) und h) entsprechen den Bewegungsstellungen c) und d) benachbarter solarthermischer Elemente 62 relativ zueinander.The movement positions g) and h) correspond to the movement positions c) and d) of adjacent solar
Zum Abreinigen des Fensterelementbereichs 110 werden benachbarte solarthermische Elemente 62 derart ausgerichtet, dass das Reinigungselement 248 den Fensterelementbereich 110 im Übergang zum Fensterelementbereich 260 kontaktiert. Das solarthermische Element 62, dessen Wischlippe 250 zum Abreinigen genutzt wird, bleibt in dieser Stellung stehen und das benachbarte solarthermische Element 62 wird um seine Längsachse 64 an der Wischlippe 250 vorbei rotiert. Diese Bewegung ist schematisch in j) dargestellt.To clean the
In den Darstellungen k) und I) ist die Abreinigung des Fensterelementbereichs 110 an dem solarthermischen Element 62 dargestellt, welches bei der Abfolge gemäß i) und j) in einer definiert ausgerichteten Stellung verbleibt und dessen Wischlippe 250 zum Abreinigen genutzt wird.The illustrations k) and I) show the cleaning of the
Die besondere Formgebung der Schutzhülle 100 sowie des Trägerelements 104 ermöglicht zudem das Abstreifen des Photovoltaikelements 118 mit einer Wischlippe 250 des benachbarten solarthermischen Elements 62. Bei diesem Wischvorgang werden jedoch beide solarthermischen Elemente 62 gleichzeitig bewegt, damit die Wischlippe 250 zum Abstreifen des Photovoltaikelements 118 in Kontakt mit diesem bleiben kann. Hier werden beide solarthermischen Elemente 62 gleichsinnig rotiert. Dieser Vorgang ist in den Bewegungsskizzen m) bis p) schematisch dargestellt.The special shape of the
In den Bewegungsskizzen q) bis t) ist ein Abreinigen der Photovoltaikelemente 118 benachbarter solarthermischer Elemente 62 in analoger Weise wie gemäß m) bis p) schematisch dargestellt.In the movement sketches q) to t), a cleaning of the
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele von Energieversorgungssystemen 10 ermöglichen es wie erläutert, solare Strahlung zu nutzen, um Wärme und/oder Strom zu erzeugen. Abhängig vom jeweiligen Wärme- beziehungsweise Strombedarf können die solarthermischen Elemente 62 der solarthermischen Module 14 entsprechend ausgerichtet werden.As explained, the exemplary embodiments of energy supply systems 10 described make it possible to use solar radiation in order to generate heat and/or electricity. The solar
Ferner ermöglichen es die beschriebenen Ausführungsbeispiele solarthermischer Module 14, eine Reinigung derselben mittels der vorgesehenen Reinigungseinrichtungen 246 automatisch vorzunehmen, und zwar durch entsprechende Ansteuerung der Antriebe 164 durch die Steuerungseinrichtung 34.Furthermore, the described exemplary embodiments of solar
Die beschriebenen solarthermischen Module 14 können in beliebiger Anzahl und Größe, also insbesondere umfassend eine unterschiedliche Anzahl an solarthermischen Elementen 62 genutzt werden.The solar
Für eine definierte Ausrichtung der solarthermischen Elemente 62 ist bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, den ersten Antriebselementen 168 ein Potentiometer zuzuordnen, sodass jederzeit eine Stellung der solarthermischen Elemente 62 durch Messen des jeweiligen Widerstands ermittelt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die Stellung beziehungsweise Ausrichtung der solarthermischen Elemente 62 auch bei einem Stromausfall oder Neustart des Systems auf einfache Weise bestimmt werden kann. Eine Übersetzung zwischen den Antrieben 164 und den zugeordneten Potentiometern entspricht bei einem Ausführungsbeispiel einer Übersetzung zwischen den ersten Antriebselementen 168 und den zweiten Antriebselementen 170. Übersetzungen in einem Bereich von 1:40 bis 1:80, insbesondere 1:65, sind vorteilhaft.For a defined orientation of the solar
Wie oben beschrieben können die solarthermischen Elemente 62 in eine Grundstellung bewegt werden, in welcher die Absorptionselemente 66 durch die Beschattungselemente 114 unverdeckt sind. In einer sogenannten „Photovoltaik-Stellung“ sind die solarthermischen Elemente 62 gegenüber der Grundstellung um 180° gedreht. Die Photovoltaikelemente 118 weisen im Wesentlichen entgegen der Schwerkraftrichtung.As described above, the solar
Wie erläutert sind insbesondere beim Ausführungsbeispiel der
Weiters ist eine Nachführung der solarthermischen Elemente 62 nach dem Sonnenlauf möglich durch entsprechende Rotation um die jeweilige Längsachse 64, und zwar angesteuert durch die Steuerungseinrichtung 34.Furthermore, tracking of the solar
Die Reinigung der solarthermischen Elemente 62 kann wie beschrieben in regelmäßigen Abständen oder aber auch verschmutzungs- beziehungsweise niederschlagsabhängig erfolgen. Hierzu können Messwerte, beispielsweise des Regensensors 56, genutzt werden.The cleaning of the solar
Das Energieversorgungssystem 10 wird bei nicht vorhandener solarer Strahlung, also beispielsweise bei Nacht, idealerweise in eine inaktive Stellung bewegt, in der das Photovoltaikelement 118 dem Dach 20 oder der Fassade 22 zugewandt ist. Die Schutzhülle 100 kann hier entsprechend wetterstabil ausgebildet werden. In dieser inaktiven Stellung kann das Abreinigen insbesondere dann erfolgen, wenn die solarthermischen Elemente 62 mit Niederschlag beaufschlagt werden und eine Außentemperatur geringer als ein Grenzwert, beispielsweis 2°C liegt, um die solarthermischen Elemente 62 von Schnee zu befreien. Dies kann beispielsweise alle 15 Minuten erfolgen. Bei dieser Vorgehensweise ist es dann nicht erforderlich, die Photovoltaikelemente 118 abzureinigen beziehungsweise von Schnee zu befreien.When there is no solar radiation, for example at night, the energy supply system 10 is ideally moved into an inactive position in which the
Mit den beschriebenen Ausführungsbeispielen von Energieversorgungssystemen 10 ist es möglich, ein Gebäude 12 praktisch vollständig mit Wärmeenergie und Strom zu versorgen. Insbesondere erlauben es die solarthermischen Module 14, im Vergleich zu herkömmlichen solarthermischen Modulen, bei denen die solarthermischen Elemente 62 nicht beschattet werden können, mehr Fläche zur Wärmegewinnung zu nutzen, wenn diese benötigt wird, also insbesondere im Herbst und Winter. Im Sommer, wo ein geringerer Wärmebedarf besteht, können dann die vorgeschlagenen solarthermischen Elemente 62 mit ihren Photovoltaikelementen 118 zur Stromgewinnung genutzt werden, und zwar in dem Umfang, wie keine Wärme im Gebäude 12 benötigt wird. Mit anderen Worten können die solarthermischen Module 14 für den Wärmebedarf im Winter optimiert werden. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu derzeit eingesetzten solarthermischen Anlagen, die so ausgelegt werden, dass es zu keiner Überhitzung im Sommer kommt. Der Grund hierfür liegt in der fehlenden Beschattungsmöglichkeit. Daher kann mit herkömmlichen Anlagen ein Wärmebedarf im Winter, wenn überhaupt, nur teilweise gedeckt werden.With the exemplary embodiments of energy supply systems 10 described, it is possible to supply a
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Energieversorgungssystempower supply system
- 1212
- Gebäudebuilding
- 1414
- solarthermisches Modulsolar thermal module
- 1616
- Verbindungsleitungconnection line
- 1818
- Wärmespeicherheat accumulator
- 2020
- Dachroof
- 2222
- Fassadefacade
- 2424
- PfeilArrow
- 2626
- elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
- 2828
- Batteriebattery
- 3030
- Verbindungsleitungconnection line
- 3232
- Verbindungsleitungconnection line
- 3434
- Steuerungseinrichtungcontrol device
- 3636
- Steuerleitungcontrol line
- 3838
- Steuerleitungcontrol line
- 4040
- Wärmetauscherheat exchanger
- 4242
- Wasserarmaturwater fitting
- 4444
- Heizelementheating element
- 4646
- Verbindungsleitungconnection line
- 4848
- UmgebungVicinity
- 5050
- Verbraucherconsumer
- 5252
- Messeinheitunit of measure
- 5454
- Lichtsensorlight sensor
- 5656
- Regensensorrain sensor
- 5858
- Temperaturfühlertemperature sensor
- 6060
- solarthermische Vorrichtungsolar thermal device
- 6262
- solarthermisches Elementsolar thermal element
- 6464
- Längsachselongitudinal axis
- 6666
- Absorptionselementabsorption element
- 6868
- Röhrenkollektortube collector
- 7070
- Wärmerohrheat pipe
- 7272
- Absorptionsklammerabsorption clamp
- 7474
- erste Halbschalefirst half shell
- 7676
- erstes freies Endefirst free end
- 7878
- erster Verbindungsabschnittfirst connection section
- 8080
- erster Absorptionsabschnittfirst absorption section
- 8282
- zweiter Verbindungsabschnittsecond connection section
- 8484
- zweite Halbschalesecond half shell
- 8686
- dritter Verbindungsabschnittthird connection section
- 8888
- zweiter Absorptionsabschnittsecond absorption section
- 9090
- zweites freies Endesecond free end
- 9292
- Innenrauminner space
- 9494
- erstes Hüllrohrfirst cladding tube
- 9696
- zweites Hüllrohrsecond cladding tube
- 9898
- Spaltgap
- 100100
- Schutzhülleprotective cover
- 102102
- Innenrauminner space
- 104104
- Trägerelementcarrier element
- 106106
- Fensterelementwindow element
- 108108
- Umfangswinkelcircumferential angle
- 110110
- Fensterelementbereichwidget pane
- 112112
- Beschattungseinrichtungshading device
- 114114
- TrägerelementumfangswinkelSupport member perimeter angle
- 118118
- Photovoltaikelementphotovoltaic element
- 120120
- aktive Flächeactive area
- 122122
- Ausnehmungrecess
- 124124
- Außenflächeouter surface
- 126126
- Symmetrieebeneplane of symmetry
- 128128
- Kühlkörperheatsink
- 130130
- Kühlkanalcooling channel
- 132132
- Kühlschlitzcooling slot
- 134134
- Außenflächenbereichexterior surface area
- 136136
- Außenflächenbereichwinkelouter surface area angle
- 138138
- Außenflächenbereichexterior surface area
- 140140
- Außenflächenbereichwinkelouter surface area angle
- 142142
- Reflexionsflächereflection surface
- 144144
- optische Abbildungseinrichtungoptical imaging device
- 146146
- Reflexionsflächenumfangswinkelreflecting surface perimeter angle
- 148148
- Beschichtungcoating
- 150150
- Reflexionselementreflection element
- 152152
- Spiegelmirror
- 154154
- Kühlkörperseitenflächeheatsink side surface
- 156156
- Winkelangle
- 158158
- Kühlkörperseitenflächenbereichheatsink side surface area
- 160160
- Kühlkörperseitenflächenbereichheatsink side surface area
- 162162
- Antriebseinrichtungdrive device
- 164164
- Antriebdrive
- 166166
- Elektromotorelectric motor
- 168168
- erstes Antriebselementfirst drive element
- 170170
- zweites Antriebselementsecond drive element
- 172172
- Antriebsspindeldrive spindle
- 174174
- Zahnradgear
- 176176
- erstes Endefirst end
- 178178
- erste Antriebslängsachsefirst longitudinal drive axis
- 180180
- zweite Antriebslängsachsesecond longitudinal drive axis
- 182182
- Wärmeleitelementheat conducting element
- 184184
- Kopfhead
- 186186
- Wärmeübertragungselementheat transfer element
- 188188
- Wärmetauscherfluidheat exchange fluid
- 190190
- Wärmekopplerthermal coupler
- 192192
- AufnahmeRecording
- 194194
- Außenflächeouter surface
- 196196
- Wandflächewall surface
- 198198
- Hülsesleeve
- 200200
- Wärmeleitblechheatsink
- 202202
- Anschlusselementconnection element
- 204204
- Öffnungopening
- 206206
- Öffnungopening
- 208208
- Rücklaufreturn
- 210210
- Verschlusselementclosure element
- 212212
- Hülsenabschnittsleeve section
- 214214
- Deckellid
- 216216
- Windradwindmill
- 218218
- Windradlängsachselongitudinal axis of the wind turbine
- 220220
- Luftführungsgehäuseair guide housing
- 222222
- Einlassöffnungintake port
- 224224
- HaubeHood
- 226226
- Abdeckungcover
- 228228
- LüfterFan
- 230230
- Lüfterradöffnungfan opening
- 232232
- Lüfterradfan wheel
- 234234
- Luftführungselementair guide element
- 236236
- Strömungskanalflow channel
- 238238
- Luftleitelementair deflector
- 240240
- Halterahmenholding frame
- 242242
- Auffangbehältercollection container
- 244244
- Heizeinrichtungheating device
- 246246
- Reinigungseinrichtungcleaning device
- 248248
- Reinigungselementcleaning element
- 250250
- Wischlippewiper lip
- 252252
- Trennstegdivider
- 254254
- Einschnittincision
- 256256
- Vorsprunghead Start
- 258258
- Nutgroove
- 260260
- Fensterelementbereichwidget pane
- 262262
- Fensterelementbereichwidget pane
- 264264
- EndeEnd
- 266266
- Kühlkörperseitenflächenabschnittheatsink side surface section
- 268268
- Linselens
- 270270
- FresnellinseFresnel lens
- 272272
- Aufnahmenutreceiving groove
Claims (42)
Priority Applications (2)
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EP22741494.3A EP4363778A1 (en) | 2021-07-02 | 2022-07-03 | Solar thermal device, solar thermal module, energy supply system and method for operating a solar thermal device |
PCT/EP2022/068357 WO2023275400A1 (en) | 2021-07-02 | 2022-07-03 | Solar thermal device, solar thermal module, energy supply system and method for operating a solar thermal device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021117148 | 2021-07-02 | ||
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021122806A1 true DE102021122806A1 (en) | 2023-01-05 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021122806.9A Pending DE102021122806A1 (en) | 2021-07-02 | 2021-09-02 | Solar thermal device, solar thermal module, energy supply system and method for operating a solar thermal device |
Country Status (1)
Country | Link |
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
DE19709653A1 (en) | 1997-03-10 | 1998-09-24 | Gerhard Wissing | Combined solar element of vertical set of solar collector and module |
AT507964A2 (en) | 2010-06-11 | 2010-09-15 | Reinold Ing Ferschitz | COMBINED SOLAR COLLECTOR |
DE102016110913A1 (en) | 2016-06-14 | 2017-12-14 | Götz Siegmann | Paneelreinigungsvorrichtung |
CN111306819A (en) | 2020-04-09 | 2020-06-19 | 王超 | Dust cleaning device for heat collecting pipe of solar water heater |
-
2021
- 2021-09-02 DE DE102021122806.9A patent/DE102021122806A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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