DE19509430A1 - Vorrichtung zur Kühlung von PV-Modulen bei gleichzeitiger Umwandlung von Sonnenlicht in Strom und Wärme - Google Patents

Vorrichtung zur Kühlung von PV-Modulen bei gleichzeitiger Umwandlung von Sonnenlicht in Strom und Wärme

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DE19509430A1
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Dietmar Schubert
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SCHUBERT, DIETMAR, 01833 DUERRROEHRSDORF-DITTERSBA
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/052—Cooling means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. integrated Peltier elements for active cooling or heat sinks directly associated with the PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40—Thermal components
    • H02S40/44—Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
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    • Y02E10/60—Thermal-PV hybrids

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung von Photovoltaikmodulen (PV- Module) mit gleichzeitiger Umwandlung von Sonnenergie in Wärme und Strom.
Die Vorrichtung soll zur Energieversorgung in vorwiegend Ein- oder Mehrfamilienhäusern und Gewerbebetrieben dienen. Es ist bekannt, daß bei PV-Modulen in den Sommermonaten bei starker Sonneneinstrahlung und hohen Umgebungstemperaturen der Wirkungsgrad sinkt. Diese Erscheinung ist an Vorgänge innerhalb der Solarzellen gekoppelt und kann nur durch Kühlung der vermindert werden.
Zum Komplex PV-Modul gibt es eine Reihe von Patenten, die das Problem der Kühlung von PV-Modulen behandeln. Bei einer Patentdurchsicht wurden 2 Patente zu diesem Thema gefunden (DE 41 20 943 A1 und DE 38 31 631 A1). Im ersten Patent wird ein kombiniertes PV-Modul mit einem Kollektorblech zur Wärmeabfuhr vorgestellt, wobei die Zellen des PV-Moduls und das Kollektorblech fest durch Kleben verbunden werden. Im zweiten Patent wird die entstehende Wärme in einem Wärmespeicher auf der Rückseite des PV-Moduls übertragen und zu einem späteren Zeitpunkt diesem Speicher wieder entnommen.
Das zweite Patent soll nicht weiter betrachtet werden, da keine Wärmespeicherung am PV-Modul vorgesehen ist. Beim ersten Patent ist die feste, stoffliche, nur durch Zerstörung zu lösende Verbindung zwischen den Zellen des PV-Moduls und dem Kollektorblech als nachteilig zu betrachten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu entwickeln, die es ermöglicht, das PV-Modul zu kühlen, die entstehende Wärme in einem Wärmespeicher zu speichern und die Vorrichtng an kommerziell nutzbare PV-Module zu montieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich hinter einem üblichen PV-Modul 6 eine Vorrichtung aus Blech 4 mit senkrechten Distanzstreifen 8 und eine Schicht zur Wärmeisolierung 3 befindet. Die Montage erfolgt durch eine formschlüssige Verbindungsvorrichtung 1 über das Blech mit Wärmeisolierung 3 und dem PV-Modul. Zwischen dem Blech 4 und dem PV-Modul 6 befinden sich jeweils oben und unten ein Anschluß 2, 7 für den Wärmekreislauf.
Die so aufgebaute Vorrichtung ermöglicht es, daß PV-Modul zu kühlen und somit gleichzeitig Wärme und Strom zu produzieren. Der Wärmekreislauf kann über einen Wärmetauscher in einen Wärmespeicher führen; eine Realisierung über eine Wärmepumpe ist ebenfalls möglich.
Die Vorrichtung hat den großen Vorteil, daß die Montage formschlüssig und nicht, wie im Patent DE 41 20 943 A1, stoffschlüssig ist. Dadurch ist es möglich, diese Vorrichtung an beliebige PV-Module anzupassen.
Fig. 1 zeigt den Schnitt durch die Vorrichtung.
Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf die Vorderseite der Vorrichtung.
Anwendung
Die Fragen des Umweltschutzes und der Schonung der stofflichen Energieressourcen (Kohle, Erdgas, Erdöl) auf der einen Seite und die wachsenden Nichtakzeptanz der Kernenergie zwingen dazu, neue Wege für die Energieerzeugung und -wandlung und die Infrastruktur der Energieversorgung zu finden.
Bekannt sind die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom mittels PV-Modulen und die Umwandlung von Sonnenlicht in Wärme durch Sonnenkollektoren.
Als nachteilig erweist sich bei den PV-Modulen der niedrige Wirkungsgrad, der zusätzlich noch mit steigender Modultemperatur sinkt. An einem PV-Modul werden etwa 50% des einfallenden Sonnenlichtes in Wärme und nur etwaq 8%-12% in Strom umgesetzt. Der hohe Umsatz in Wärme führt dazu, daß die Temperatur des PV-Moduls an heißen Sommertagen 60°C bis 70°C betragen kann. Dann sinkt der Wirkugnsgrad auf die untere Grenze ab. Der Hersteller gibt den Wirkungsgrad seines PV-Moduls bei einer Modultemperatur von 25°C an.
Mit dieser Erfindung wird es ermöglicht, an kerkömmliche PV-Module die beschriebene Vorrichtung zu montieren und somit gleichzeitig Wärme und Strom zu gewinnen.
Finanziell bringt diese Anlage den Vorteil, daß für die Warmwassergewinnung nicht komplette Sonnenkollektoren angeschafft werden müssen, sondern nur das Blech mit der Wärmeisolierung und die Verbindungsvorrictung.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Anlage demontierbar ist. Damit ist es möglich, als Wärmeträgermedium Wasser zu verwenden, da die Anlage in den Wintermonaten zu demontiert werden kann und nur noch die PV-Module verwendet werden.
Als besonders ideal eignen sich für diese Anlage rahmenlose Module, wie sie zum Beispiel von der Firma NUKEM hergestellt werden.
Bezugszeichenliste
1 Verbindungsvorrichtung
2 Wärmeträgerzufluß
3 Isolation auf der Rückseite des Bleches
4 Blech
5 Durchfluß für Wärmeträgermedien
6 PV-Modul mit Solarzellen
7 Wärmeträgerabfluß
8 Distanzstreifen

Claims (1)

  1. Vorrichtung zur wahlweisen Umwandlung von Sonnenergie in Wärme und Strom, dadurch gekennzeichnet, daß hinter einem PV-Modul (6) ein Blech (4) mit senkrechten Distanzstreifen (8) und einer Wärmeisolierung (3) durch eine formschlüssige Verbindungsvorrichtung (1) mit dem PV-Modul (6) verbunden ist und jeweils oben und unten ein Anschluß (2, 7) für den Wärmekreislauf herausgeführt wird.
DE19509430A 1995-03-16 1995-03-16 Vorrichtung zur Kühlung von PV-Modulen bei gleichzeitiger Umwandlung von Sonnenlicht in Strom und Wärme Withdrawn DE19509430A1 (de)

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