DE102022003448A1

DE102022003448A1 - Verfahren und Anordnung nachts streckbetriebener Solaranlagen

Info

Publication number: DE102022003448A1
Application number: DE102022003448.4A
Authority: DE
Inventors: Simone Rozek; Werner Rozek
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2024-03-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung nachts in Streckbetrieb arbeitenden Solaranlagen. Zum Stand der Technik zählende Solaranlagen wie solarthermische Anlagen wandeln Sonnenenergie in Wärmeenergie um. Solaranlagen wie Photovoltaikanlagen erzeugen aus Sonnenenergie elektrische Energie.Diese Art von Solaranlagen besitzen den Nachteil, dass sie nachts keinerlei Energie erzeugen.Das Verfahren und die Anordnung nachts streckbetriebener Solaranlagen schiebt die Grenze zur Energieerzeugung in die Nacht hinein. Durch das Beistellen von einer weiteren Anlage, die tagsüber Sonnenenergie in einer anlageneigenen, speicherbaren Energie umwandelt, diese bis zur nächtlichen zwischenspeichert und ab der nächtlichen Dämmerung in Strahlungsenergie umwandelt und in Richtung der energieumwandelnden Fläche oder energieumwandelnden Flächen der Solaranlage abstrahlt. Die Solaranlage wandelt die aufgenommene Strahlungsenergie in die solaranlagenspezifische Energie um und stellen sie zur weiteren Nutzung zur Verfügung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung nachts in Streckbetrieb arbeitenden Solaranlagen.
Stand der Technik und Hintergrund der Erfindung
Die Erzeugung von Energie aus fossilen Rohrstoffen ist zum einen damit belastet, dass sie mit Schadstoffen wie Kohlendioxid oder Stickoxide verbunden sind. Große Mengen dieser Schadstoffe führen zum einen zu dramatischen Klimaschäden zum anderen sind sie gesundheitsschädlich. Erneuerbare Energien wie aus Solaranlagen besitzen diese Schadstoffe nicht und tragen zur Klimaneutralität bei.
Laut Wikipedia [https://de.wikipedia.org/wiki/Solaranlage, 13.Mai 2022] ist „eine Solaranlage eine technische Anlage zur Umwandlung von Sonnenenergie in eine andere Energieform.“
Zum Stand der Technik zählen Solaranlagen wie solarthermische Anlagen und Photovoltaikanlagen. Solarthermische Anlagen wandeln Sonnenenergie in Wärmeenergie um. Photovoltaikanlagen erzeugen aus der Sonnenenergie elektrische Energie, die entweder in ein Stromnetz oder Batteriespeicher gespeichert wird.
WO 001999009356 A1 offenbart eine Solaranlage mit einer Kollektoreinrichtung, einem Wärmeträgerkreislauf und einem Warmwasserbereiter. „Um vorteilhafte Betriebsverhältnisse zu schaffen“, ist in dem Wärmekreislauf ein Kühler integriert. Diese Solaranlage gehört somit zu den solarthermischen Anlagen, die die Sonnenenergie in Wärme umsetzt.
In WO002003038349A1 ist eine Solaranlage veröffentlicht, bei der mindestens zwei Solareinheiten wie Solarmodule und/oder Solarkollektoren mittels Befestigungsmittel auf eine drehbar gelagerten Trägerkonstruktion angeordnet sind. Über die drehbar gelagerten Solareinheiten sind die Solarmodule dem Sonnenverlauf nachführbar. Die Aufgabe bestand darin, „eine kostengünstige, technisch einfache zu realisierende, wartungsarme Nachführungseinrichtung für Solaranlagen zu schaffen.“ [ WO002003038349A1 , Seite 5, Zeile 25]
In WO002011128331A2 ist eine Solaranlage mit künstlicher Lichtquelle offenbart. Künstlich erzeugtes Licht (Gaslicht, Leuchtstoffröhren) einer Lichtquelle, die um Solarmodule angeordnet sind, generieren in den Solarmodulen elektrische Energie. Nachteilig dieser Lösung ist, dass nicht allein die Sonnenenergie zur Stromerzeugung herangezogen wird, sondern klimaschädliche Energieträger.
Aufgabe und Ziele der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Anordnung zu schaffen, mit denen Solarmodule auch in den Dämmerungs- und Nachtstunden Energie aus Sonnenenergie erzeugen. Ziel der Erfindung ist es die Sonnenenergieausbeute von Solarmodulen relevant zu steigern.
Offenbarung der Erfindung
Beim Verfahren nachts streckbetriebener Solaranlagen mit mindestens einer Solaranlage erfolgt erfindungsgemäß die Umwandlung der Sonnenenergie gleichzeitig in der Solaranlage in solaranlagenspezifische Energie und in einer weiteren Anlage in eine anlageneigene, speicherbare Form, die bis zur nächtlichen Dämmerung zwischengespeichert wird. Ab nächtlicher Dämmerung wandelt die weitere Anlage die zwischengespeicherte Energie in Strahlungsenergie um und strahlt diese in Richtung der energieumwandelnden Fläche oder energieumwandelnden Flächen der Solaranlage ab, wobei die Solaranlage die aufgenommene Strahlungsenergie in die solaranlagenspezifische Energie umwandelt und zur weiteren Nutzung zur Verfügung stellt. Mit zur Verfügung stehender Sonnenenergie stellt die weitere Anlage die Abstrahlung der Strahlungsenergie spätestens ein.
Die Anordnung nachts streckbetriebener Solaranlagen besteht aus mindestens einer Solaranlage, mindestens einer weiteren Anlage und mindestens einer Haltevorrichtung zur Befestigung der weiteren Anlage, wobei die Haltevorrichtung in Bezug auf die Solaranlage so angeordnet ist, dass die Haltevorrichtung und die weitere Anlage die energieumwandelnde Fläche oder energieumwandelnden Flächen der Solaranlage nicht oder vernachlässigbar abschattet oder abschatten und der Strahlungskegel der weiteren Anlage die energieumwandelnde Fläche oder energieumwandelnden Flächen der Solaranlage optimal ausstrahlt.
Bei größerer Abschattung der energieumwandelnden Fläche oder energieumwandelnden Flächen der Solaranlage durch die weitere Anlage oder durch die Haltevorrichtung oder durch die weitere Anlage und Halteborrichtung enthält die Anordnung nachts streckbetriebener Solaranlagen zusätzlich mindestens eine Drehvorrichtung, die nur eine der Bestandteile der nachts streckbetriebenen Solaranlage wie weitere Anlage, Haltevorrichtung, Solaranlage oder mehrere der Bestandteile der nachts streckbetriebenen Solaranlage wie weitere Anlage, Haltevorrichtung, Solaranlage so dreht, dass bei Sonneneinstrahlung die Solaranlage und die weitere Anlage optimal durch die Sonnenenergie bestrahlt werden und die energieumwandelnde Fläche oder energieumwandelnden Flächen der Solaranlage nicht oder vernachlässigbar abgeschattet wird oder werden. Vorteilshaft ist es, wenn mindestens eine der Drehvorrichtungen Sonnenstands bezogen gesteuert wird.
Bei einer ersten Ausführungsvariante der nachts streckbetriebenen Solaranlage sind die weitere Anlage eine Solarleuchte und die Solaranlage ein Photovoltaikanlage, deren solaranlagenspezifische Energie in Form elektrischer Energie in mindestens ein Energienetz oder mindestens ein Speicher eingespeist wird. Eine zweite Ausführungsvariante der nachts streckbetriebenen Solaranlage enthält als weitere Anlage eine im Infraroten strahlende Solarleuchte und als Solaranlage eine Solarthermieanlage, deren solaranlagenspezifische Energie Wärmeenergie ist.
In einer weiteren Variante erfolgt die Strahlung der weiteren Anlage in einem anderen Strahlungswellenlängenbereich, die die Solaranlage in solaranlagenspezifische Energie umwandelt.
Im Folgenden wird die Erfindung exemplarisch anhand der in den 1, 2, 3, 4 und 5 dargestellten Ausführungsvarianten erläutert.
1 zeigt eine Ausführungsvariante der erfinderischen Anordnung einer nachts streckbetriebenen Solaranlage. Bestandteile sind eine Solaranlage als Photovoltaikanlage, bestehend aus Solarmodule 3.1, Wechselrichter 3.2, Solarkabel 3.3, AC-Adapterkabel 3.4, zwei weitere Anlagen in Form von Solarleuchten 5.1 und 5.2. Die Solarleuchten 5.1, 5.2 sind an je einer Haltevorrichtung 4 befestigt. Die Haltevorrichtungen 4 sind auf einer Trägerplattform 1 angebracht. Auf der Trägerplattform 1 sind die Solarmodule 3.1 befestigt. Mit einem Alu-Profil 2 sind der Wechselrichter an die Trägerplattform angebracht.
Die nachts streckbetriebene Solaranlage in 2 enthält zur nachts streckbetriebenen Solaranlage in 1 zusätzlich ein Hochvolt-Batteriespeicher 6.
1 und 2 zeigen die erfinderische Anordnung einer nachts streckbetriebenen Solaranlage bei Tageslicht. Die Solarmodule 3.1 der Photovoltaikanlage und die nicht dargestellten Solarmodule der Solarleuchten 5.i mit i=1,2 wandeln gleichzeitig die Sonnenenergie in elektrische Energie um. Die Solarleuchten 5.1, 5.2 speichern diese in den Solarleuchten 5.1, 5.2 zwischen. Der Wechselrichter 3.2 erzeugt vorzugsweise aus der Gleichspannung der Solarmodule 3.1 eine Netzwechselspannung von z. B. 230V und 50 Hz. Diese speist er über das AC-Adapterkabel in ein nicht dargestelltes Stromnetz ein. Je nach programmierter Vorrangregelung des Wechselrichters 3.2 wird in 2 die elektrische Energie in den am Wechselrichter angeschlossenen Hochvoltbatteriespeicher 6 oder in das Stromnetz eingespeist.
Der Nachtbetrieb der nachts streckbetriebenen Solaranlage ist in 3 dargestellt. Zusätzlich zu der nachts streckbetriebenen Solaranlage in den 1 und 2 sind die Strahlungskegel 7 der Solarleuchten 5.1, 5.2 gezeichnet. Diese Strahlungskegel 7 verdeutlichen den Nachtbetrieb der nachts streckbetriebenen Solaranlage und die Richtung der Strahlung in Bezug zu der energieumwandelnden Fläche oder den energieumwandelnden Flächen der Solarmodule 3.1 der Photovoltaikanlage. Bei nächtlicher Dämmerung erzeugen die Solarmodule 3.1 nicht mehr aus der Sonnenenergie den elektrischen Strom, sondern sie wandeln die Strahlung der Solarleuchten 5.1, 5.2 in elektrischer Energie um. Somit bleibt die Photovoltaikanlage als elektrische Energiequelle am Stromnetz und/oder Hochvoltbatteriespeicher 6 bestehen.
Spätestens mit zur Verfügung stehender Sonnenenergie stellen die Solarleuchten 5.1, 5.2 die Abstrahlung der Strahlungsenergie ein und der gesamte Prozess wiederholt sich.
Zur Vermeidung größerer Abschattungen durch die Solarleuchten 5.1, 5.2 sind in einer weiteren Ausführungsvariante der in 4 dargestellten nachts streckbetriebenen Solaranlage in 4 nicht dargestellte Drehvorrichtungen integriert. Verdeutlicht wird dieser Sachverhalt durch die seitlich dargestellten Solarleuchten 5.1, 5.2. Die nicht dargestellten Drehvorrichtungen können vorzugweise zum einen jeweils in die Haltevorrichtung 4 integriert sein. Damit können Haltevorrichtungen so konstruiert werden, dass bei Drehung die Schattenbildung der Haltevorrichtung 4 und das Schattenbild der jeweiligen Solarleuchte 5.1 oder 5.2 auf die energieumwandelnde Fläche oder energieumwandelnden Flächen der Solarmodule 3.1 minimiert wird.
Ein weiterer Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Lösung ist in 5 gezeigt. Dargestellt sind mehrere nachts streckbetriebene Solaranlagen. Die Installation befindet sich auf ein Flachdach 8 eines Mehrfamilienhauses.
Gezeigt ist in der hinteren Darstellung (3,1 i, 3.1 n, 5.1, 5.5, 4) der Tagbetrieb der nachts streckbetriebenen Solaranlage und in der vorderen Darstellung (3.11, 5.1, 5.2, 4, 7) den Nachtbetrieb der nachts streckbetriebenen Solaranlage. Weiter Ausführungsvarianten sind dadurch gekennzeichnet, dass die Solaranlage eine Solarthermieanlage ist, die aus Solarkollektoren 3.1 und einem nicht dargestellten Wärmetauscher besteht. Die in der 1 dargestellten Solarleuchten 5.1 und 5.2 haben denselben Aufbau. Sie unterscheiden sich nur in der infraroten Ausstrahlung der Energie.
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß damit gelöst, dass die Sonnenenergie gleichzeitig von einer Solaranlage in eine solaranlagenspezifische Energie und von einer weiteren Anlage in eine anlageneigene, speicherbare Form umgewandelt wird. Die umgewandelte Energie der weiteren Anlage wird bis zur nächtlichen Dämmerung zwischengespeichert. Ab nächtlicher Dämmerung wird die zwischengespeicherte Energie von der weiteren Anlage in Strahlungsenergie umgewandelt und in Richtung der energieumwandelnden Fläche oder energieumwandelnden Flächen der Solaranlage abgestrahlt, wobei die Solaranlage die aufgenommene Strahlungsenergie in die solaranlagenspezifische Energie umwandelt und zur weiteren Nutzung zur Verfügung stellt,
Das Ziel der Erfindung, die Sonnenenergieausbeute von Solarmodulen relevant zu steigern, wird dadurch erreicht, dass ab der Dämmerung, d. h. wo keine oder nicht ausreichende Sonnenenergie zur Verfügung steht, Strahlungen einer weiteren Anlage, vorzugsweise Solarleuchten, genutzt werden, um die Solaranlage auch nachts als Energiequelle einzusetzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 001999009356 A1 [0005]
WO 002003038349 A1 [0006]
WO 002011128331 A2 [0007]

Claims

Verfahren nachts streckbetriebener Solaranlagen mit mindestens einer Solaranlage dadurch gekennzeichnet, - dass mindestens eine Solaranlage Sonnenenergie in eine solaranlagenspezifische Energie und mindestens eine weitere Anlage die Sonnenenergie in eine anlageneigene, speicherbare Form umwandelt, wobei die umgewandelte Energie der weiteren Anlage bis zur nächtlichen Dämmerung zwischengespeichert wird, - dass ab nächtlicher Dämmerung die zwischengespeicherte Energie von der weiteren Anlage in Strahlungsenergie umgewandelt und in Richtung der energieumwandelnden Fläche oder energieumwandelnden Flächen der Solaranlage abgestrahlt wird, wobei die Solaranlage die aufgenommene Strahlungsenergie in die solaranlagenspezifische Energie umwandelt und zur weiteren Nutzung zur Verfügung stellt, - dass mit zur Verfügung stehender Sonnenenergie die weitere Anlage die Abstrahlung der Strahlungsenergie spätestens einstellt.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Anlage eine Solarleuchte und die Solaranlage ein Photovoltaikanlage ist, deren solaranlagenspezifische Energie in Form elektrischer Energie in mindestens ein Energienetz oder mindestens ein Speicher eingespeist wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Anlage eine im Infraroten strahlende Solarleuchte und die Solaranlage eine Solarthermieanlage ist, deren solaranlagenspezifische Energie Wärmeenergie ist.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Anlage Strahlung in einem anderen Strahlungswellenlängenbereich aussendet, die die Solaranlage in solaranlagenspezifische Energie umwandelt.
Anordnung nachts streckbetriebener Solaranlagen mit mindestens einer Solaranlage dadurch gekennzeichnet, dass die nachts streckbetriebene Solaranlage aus mindestens einer Solaranlage, mindestens einer weiteren Anlage und mindestens einer Haltevorrichtung zur Befestigung der weiteren Anlage besteht, wobei die Haltevorrichtung in Bezug auf die Solaranlage so angeordnet ist, dass die Haltevorrichtung und die weitere Anlage die energieumwandelnde Fläche oder energieumwandelnden Flächen der Solaranlage nicht oder vernachlässigbar abschattet oder abschatten und der Strahlungskegel der weiteren Anlage die energieumwandelnde Fläche oder energieumwandelnden Flächen der Solaranlage optimal ausstrahlt.
Anordnung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die nachts streckbetriebene Solaranlage bei größerer Abschattung der energieumwandelnden Fläche oder energieumwandelnden Flächen der Solaranlage durch die weitere Anlage oder durch die Haltevorrichtung oder durch die weitere Anlage und Haltevorrichtung zusätzlich mindestens eine Drehvorrichtung enthält, die nur eine der Bestandteile der nachts streckbetriebenen Solaranlage wie weitere Anlage, Haltevorrichtung, Solaranlage oder mehrere der Bestandteile der nachts streckbetriebenen Solaranlage wie weitere Anlage, Haltevorrichtung, Solaranlage so dreht, dass bei Sonneneinstrahlung die Solaranlage und die weitere Anlage optimal durch die Sonnenenergie bestrahlt werden und die energieumwandelnde Fläche oder energieumwandelnden Flächen der Solaranlage nicht oder vernachlässigbar abgeschattet wird oder werden.
Anordnung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Drehvorrichtungen Sonnenstands bezogen gesteuert wird.