DE19502949A1 - Anlage zur photo-voltaischen Stromerzeugung, bestehend aus Solarzellen und Halterung - Google Patents

Description

Die Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenenergie über pho­ to-voltaische Anlagen wird trotz starker Förderung nur begrenzt eingesetzt. Die Gestehungskosten für ein Energieäquivalent aus Solarstrom liegen im Moment etwa um den Faktor 10 über fossilen Energieträgern. Insofern haben sich das Photo-Voltaik-System nur im Bereich von Nischen und Insellösungen durchgesetzt. Ne­ ben den reinen Herstellungskosten für Solarzellen entstehen ho­ he Kosten für aufwendige Trägersysteme und eine teure Steuer- und Regeltechnik zur Nachführung.

Für eine weitere Marktdurchdringung können zwei alternative Strategien angewendet werden. Auf der einen Seite werden For­ schungsanstrengungen zur Reduzierung der Gestehungskosten der einzelnen Komponenten der Anlage unternommen.

Auf der anderen Seite können aber auch Anstrengungen unternom­ men werden, um den Wert der Anlage zu erhöhen.

Im folgenden wird eine Anlage beschrieben, die neben dem hohen Gebrauchswert als Energieerzeugungsanlage einen weit höher zu bewertenden Wert als künstlerische Ausgestaltung im Stadtbe­ reich inne hat. Es wird hier abgegangen von der starren flächi­ gen Anbringung der Solarzellen hin zu einem System, das unter bionischen Gesichtspunkten entwickelt wurde und seine Effizienz aus den Gesetzen der Fuzzy-Logic erhält.

Die Anlage wird in Form eines Baumes erstellt. Sie besteht aus den Komponenten: Verankerung mit Stromableitung, Stammbereich, Verzweigungen, Astkomponenten und Solarzellenbüscheln. Die An­ lage wird konstruktiv in Stahl, Edelstahl oder Kunststoff- Verbundmaterial oder auf andere geeignete Weise erstellt. Das Fundament wird vorzugsweise in Stahl-Beton ausgeführt und ent­ hält eine Befestigungsvorrichtung für das Stammelement, vor­ zugsweise als Bolzenkranz. Es ist so auszulegen, daß die Strom­ ableitung über ein im Boden zu verlegendes Kabel erfolgen kann.

In die Verankerung wird das Stammelement eingesetzt. Auf das Stammelement erfolgt in beliebiger Höhe ein oder mehrere Ver­ zweigungselemente auf deren Enden jeweils Astelemente kombi­ niert werden.

Der Kronenaufbau erfolgt frei nach funktionalen oder ästhetischen Gesichtpunkten oder kann an existierende Baumarten ange­ lehnt werden. Der künstlerischen Kreativität ist hier nur durch die Statik eine Grenze gesetzt. Die Verzweigungen führen zu je­ weils schlankeren Astelementen; es können jedoch auch leicht konische Astelemente gefertigt werden. Die Elemente besitzen jeweils innen- oder außenliegend Einrichtungen zur Ableitung des Stromes. Hierbei kann auch das Element selbst bei Ausfüh­ rung in Metall als ein Pol benutzt werden wobei lediglich der andere Pol über eine Ableitung geführt wird.

Auf die Verzweigungselemente höchster Ordnung werden die Solar­ zellenträger, sogenannte Solarbüschel, aufgesetzt. Diese können mit einer Schnappverbindung ausgestattet werden, so daß ein schnelles Auswechseln zur Wartung oder Reparatur ermöglicht wird. Die Schnappverbindung ist so ausgestaltet, beispielsweise durch eine Nut, daß die Solarbüschel in definierter Ausrichtung aufgesteckt werden müssen.

Die Solarbüschel bestehen aus den Solarzellen und den verzweig­ ten Trägern. Die Solarzellen können in flexibler Bauweise be­ stückt werden. Es wird eine Steckverbindung angebracht, die so­ wohl eine stabile Verbindung zum Träger herstellt, als auch die Stromleitung über zwei Leitungen ermöglicht. Auch hier kann über eine Nut eine definierte Ausrichtung erzielt werden. Der Verzweigte Träger wird aus elastischem Material hergestellt und endet an jedem Verzweigungsende mit einer Steckverbindung in die Solarzelle eingesteckt wird. Die einzelnen Ableitung werden an den Verzweigungen vereinigt und der Steckverbindung zugeführt, die den Solarbüschel auf das Astelement verbindet. In den Solarbüscheln, den Astelementen, den Verzweigungen und dem Stammelement können elektronische Vorrichtungen zur Opti­ mierung der Ableitung des Stromes untergebracht werden.

Durch diese Anordnung wird bewußt darauf verzichtet, zu gewähr­ leisten, daß zu jedem Zeitpunkt alle Solarzellen optimal senk­ recht zum Einfallswinkel der Sonnenstrahlung stehen. Eine grobe Ausrichtung auf die hauptsächliche Einstrahlrichtung wird je­ doch vorgenommen. Ein Teil der Solarzellen wird jedoch in die­ sem System - ähnlich wie die Blätter eines Baumes - optimal zum Einfallswinkel stehen.

Die Konstruktion hat den Vorteil, daß aufgrund der flexiblen Anbringung und der Baumstruktur Windkräfte dynamisch aufgefan­ gen werden. Schneelast muß nur in geringem Maße berücksichtigt werden, da diese durch Bewegungen abgestreift wird. Ein wesent­ licher Zusatznutzen der Anlage besteht darin, daß sie in städ­ tischer Umgebung als Schattenspender fungiert und somit positiv zur Verbesserung des städtischen Kleinklimas beitragen kann.

Als großer Vorteil muß gesehen werden, daß das System im Frei­ bereich aufgestellt werden kann. Es können also Freiflächen im Siedlungsbereich für die Energiegewinnung genutzt werden, die bereits weitere Nutzungen, beispielsweise Verkehrs- und Frei­ zeitnutzung, aufweisen. Wenn man bedenkt, daß bis zu 70% der Siedlungsfläche aus diesen Flächen besteht, wird die wirt­ schaftliche Dimension der Anlagentechnik deutlich.

Die künstlerische Ausgestaltung der Anlagen läßt eine starke Identifikation der Bevölkerung mit diesen Anlagen erwarten. Neben Einzelanlagen können Gruppenanlagen in einer Art "Haine" oder sogar "Wälder" eingerichtet werden. Von der Bereitschaft der Kommunen oder von Privatpersonen, diese Anlagen als Kunst­ objekt oder wegen ihres Gebrauchswertes selbst in hochwertiger Ausstattung zu kaufen, kann ausgegangen werden.

Claims (4)

1. Photo-Voltaische Energieerzeugungsanlage, bestehend aus Solarzellen und Halterung, dadurch charakterisiert, daß die Halterung in Form eines Baumes gebaut ist, bestehend aus Stammbereich, Verzweigungen, Astbereichen und Solarzellenbü­ scheln, wobei Solarzellen in flexibler Ausführung mittels ei­ ner Steckverbindung auf elastische, verzweigte Träger aufge­ steckt werden und diese wiederum mittels Verzweigungen auf die Astelemente.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß statt einzelner oder aller Steckverbindungen feste Verbindungen ge­ wählt werden.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einzelne Elemente der Anlage verzichtet wird.

4. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einzelne Elemente der Anlage verzichtet wird.