DE19709653C2 - Hybridkollektor und Verfahren zum Herstellen eines Solarmoduls zum Einsatz in den Hybridkollektor - Google Patents

Hybridkollektor und Verfahren zum Herstellen eines Solarmoduls zum Einsatz in den Hybridkollektor

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Description

Die Erfindung betrifft einen Hybridkollektor mit einem Absorber für die Gewinnung von Wärmeenergie, mit Solarzellen in einem Solarmodul für die Gewinnung von elektrischer Energie aus der Sonnenenergie und mit einer Aussenröhre aus einem transparenten Werkstoff, welcher den Absorber und die Solarzellen zumindest teilweise umfängt, wobei der Absorber und die Solarzellen räumlich getrennt voneinander angeordnet und den Solarzellen Kühlrohre zugeordnet sind. Ein derartiger Hybridkollektor ist aus der US 4 395 582 bekannt.
Ausserdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Solarmoduls zum Einsatz in den Hybridkollektor.
Die Kosten eines Solarmodules setzen sich zusammen aus den Kosten der Solarzellen, der Verschaltung, der Einbettung und der Rahmung.
Die Einbettung erfolgt bei Industriemodulen in der Regel in einem Sandwichaufbau Glas - Schutzfolie - Solarzelle Schutzfolie - und Glas. Unter hoher Temperatur und im Vakuum werden diese fest verbacken oder verwalzt. Die Folie sollte UV-beständig sein und darf nicht altern, sofern das Glas keinen UV-Filter hat. Die äussere Schicht, das Glas, muss die Solarzellen vor Feuchtigkeit schützen, das heisst, dass sie wasserdampfdiffusionsdicht sein muss.
Außerdem werden die Kanten gegen Feuchtigkeit abgedichtet. Der Rahmen besteht in der Regel aus eloxiertem oder lackiertem Aluminium oder rostfreiem Edelstahl.
Dies alles zeigt, dass der Aufbau sehr aufwendig, kostenintensiv und aus mehreren Fertigungsschritten besteht. Weitere Varianten sind die Leichtsolarmodule ohne Glas und die flexiblen Solarmodule.
Die Entwicklung der Solarkollektoren, die aus dem Sonnenlicht Wärme gewinnen, ist hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit schon wesentlich weiter.
Hier haben sich bisher z. Bsp. zwei Systeme bewährt:
Der Flachkollektor besteht im wesentlichen aus Kupferrohren, in denen Wärmeträgerflüssigkeit aufgenommen ist, mit angeschweißten hochselektiv beschichteten Kupfer-Thermoflügeln und einer lichtdurchlässigen Glasabdeckung, eingebettet in einem wärmegedämmten Rahmen. Der Vakuum-Röhrenkollektor besteht im wesentlichen aus Modulen mit aufmontierten Vakuumröhren, die über eine trockene Röhrenankoppelung an das Wärmetauscherrohr ihre Wärme abgeben. Innerhalb des Absorbers befindet sich das Wärmerohr mit dem temperaturempfindlichen Medium, das bei Erwärmung vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht und zum Wärmetauscherrohr aufsteigt, die Wärmeenergie abgibt, sich wieder verflüssigt und absinkt.
Aus Appl. Physics Letters, Bd. 28, 1976, Seite 422 bis 423, sind Charakteristiken eines Absorbers, welcher vor Silizium-Solarzellen angeordnet ist, bekannt. Dabei handelt es sich um ein kombiniertes Thermal- und Photovoltaik- System, wobei die Wärmeenergie entweder durch Kühlschlangen auf der Rückseite der Solarzellen oder durch ein Absorbermedium gewonnen wird, welches zwischen der Zelle und der Sonne angeordnet ist. Dabei soll der Absorber nur solche Photonen von dem einfallenden Sonnenlicht zurückbehalten, welche eine Energie beinhalten, die unterhalb der Energielücke der Solarzelle liegt.
Ähnlich ist auch aus der DE 32 26 167 C2 eine Sonnenenergie-Umwandlungsanlage bekannt, die mit photovoltaischen Zellen arbeitet, deren Aufheizen durch Kühlung auf ein unumgängliches Maß verringert wird. Das Kühlmedium übernimmt dabei die Wärmeenergie und transformiert diese in nutzbarer Form für den Niedertemperaturbereich.
Aus der DE 43 02 824 A1 ist eine Anordnung zur Erzeugung von Energie aus Sonnenlicht bekannt, bei der ein Röhrenkollektor in rohraxialer Richtung in einem der Sonne zugewandten und den täglichen Sonnenverlauf erfassenden Kreisausschnitt nebeneinander angeordnete konvex-konkave Linsen zur Konzentration des Sonnenlichtes auf einen Absorber hat. Die Außenfläche des Absorberrohres kann mit einer photovoltaischen Beschichtung versehen werden, wodurch der Wirkungsgrad der Anordnung verbessert wird. Ferner kann parallel zum Absorberrohr und mit diesem eine Photovoltaik verbunden werden, wobei das Absorberrohr gleichzeitig der Wärmeenergieabführung dient. Das Problem ist aber hier, daß der Wirkungsgrad der Photovoltaik mit zunehmender Erwärmung stark abfällt. Da das Absorberrohr gerade der Aufnahme der Wärme dient, führt es der Photovoltaik eher zusätzliche Wärme zu.
Ein weiterer Hybridkollektor ist aus der DE 44 22 755 A1 bekannt. Dabei befindet sich in einem Außenrohr ein Absorber. Zusätzlich aber kann alternativ der Absorber zur Erzeugung von elektrischer Energie außenseitig photovoltaische Elemente aufweisen. Hier stellt sich wiederum das Problem der durch den Absorber aufgenommenen Wärmeenergie, durch die die Solarzellen erwärmt werden, was unerwünscht ist.
Ein gattungsgemäßer Hybridkollektor ist aus der eingangs genannten US 4 395 582 bekannt. Dabei wird Sonnenlicht durch eine Fresnellinse geschickt und trifft auf Photozellen, welche die Sonnenstrahlen in elektrische Energie umwandeln. Den Photozellen sind Kühlschlangen zugeordnet. Ferner ist die Photozelle mit einer reflektierenden Schicht bedeckt, die einen Teil der Sonnenstrahlen auf einen Absorber absenkt. In diesem Absorber wird Wasser aufgeheizt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Wirtschaftlichkeit eines Hybridkollektors zu erhöhen, wobei auf engstem Raum gleichzeitig der Absorber und die Solarzellen möglichst umfassend von Lichtstrahlen der Sonne getroffen werden und das Licht gleichzeitig in Wärme und in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Ausserdem soll ein Herstellungsverfahren für den Hybridkollektor angegeben werden.
Zur Lösung der ersten Aufgabe führt, dass der Absorber in der Aussenröhre vor den Solarzellen in Bezug auf das einfallende Sonnenlicht angeordnet ist, dass die Aussenröhre eine Prismenstruktur aufweist, durch welche das einfallende Sonnenlicht auch auf den Bereich der Solarzellen hinter dem Absorber lenkbar ist, dass zwischen dem Absorber und den Solarzellen ein Zwischensteg aus einem transparenten Werkstoff angeordnet ist und dass der Zwischensteg eine Lichtlenkungsprismenstruktur zur Optimierung der Lichtverteilungskurve auf die Solarzellen aufweist.
Erfindungsgemäss soll durch gezielte Ab- bzw. Umlenkung des Sonnenlichtes auf den Absorber und auf die Solarzellen/das Solarmodul durch eine gewölbte, prismatische, UV- beständige, transparente Abdeckung, nämlich die oben erwähnte Aussenröhre erfolgen.
Fällt auf eine Körper Licht, das sich generell in geraden Linien, den Lichtstrahlen, ausbreitet, so wird ein Teil, bei transparenten Kunststoff oder Glas nur ein Bruchteil, reflektiert und das eingedrungene Licht, das absorbiert wird, in andere Energieformen, Wärme, chemische oder elektrische Energie, umgewandelt.
Tritt der Lichtstrahl in ein anderes Medium ein, hier z. B. in die Wand der transparenten Aussenröhre, so erfährt der Lichtstrahl eine Richtungsumlenkung nach dem Brechungsgesetz. Bei einer planparallelen Platte verlaufen die Strahlen vor und hinter der Platte parallel und erfahren nur eine seitliche Verschiebung.
Bei einem Prisma lassen sich der Strahlenverlauf und der Ablenkungswinkel gezielt durch den Prismenwinkel beeinflus­ sen.
Diese physikalische Gegebenheit wird bei der Erfindung, derart genutzt, daß durch die Gestaltung der Geometrie der Prismenoberfläche in der Außenröhre eine gezielte Lichtlenkung herbeigeführt wird.
Einmal erfolgt die Lichtlenkung auf den Absorber und zum anderen auf die sich darunter befindlichen Solarzellen. Das seitlich auf die Außenröhre einfallende Licht wird hierbei gezielt auf die Solarzellen gelenkt, so daß durch den Absorber keine Abschattung erfolgt.
Die Geometrieform der Außenröhre und die Ausführung der Prismen können gemäß der gewünschten Umlenkung des Sonnenlichtes bzw. der optimalen Lichtverteilungskurve berechnet werden, so daß die Querschnitte sowohl der Prismen als auch der Außenröhre über Breite und Länge variieren können.
Bei innenliegender Anbringung der Prismen werden diese vor Beschädigung und vor Verschmutzung geschützt, wobei die Prismen auch außen angebracht sein können, oder aber auch sowohl innen und außen gleichzeitig.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Röhre nach außen gewölbt mit innenliegenden Prismen und kreisförmigen Querschnitt dargestellt.
Die Außenröhre besteht z. Bsp. aus einem transparenten Thermoplast, wobei jedoch auch Glas möglich ist, und wird durch Extrusion oder Spritzguß hergestellt.
Um die verschiedenen Anforderungen, z. Bsp. an die Oberflächenhärte, das Selbstreinigungsverhalten, die UV- Beständigkeit und Wasserdampfdiffusionsdichtigkeit, zu erfüllen, kann die Außenröhre mit einer zusätzlichen transparenten, chemisch resistenten Außenbeschichtung versehen werden.
Die Integrierung des Solarmoduls in den Hybridkollektor ergibt einen weiteren wesentlichen wirtschaftlichen Vorteil, da die Montage der äußeren Schutzabdeckung für das Modul und die Montage des Moduls selbst bereits in den Fertigungsprozeß des Hybridkollektors integriert ist.
Weiter kann hier auf kleinstem Raum die größtmögliche Energieausbeute gewonnen werden.
Durch die berechenbare Gestaltung der Prismen und des Querschnittprofiles der Außenröhre und somit auch der Lichtverteilungskurve wird ein optimaler Wirkungsgrad ermöglicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben; dabei zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemässen Hybridkollektor;
Fig. 2 einen vergrössert und nur teilweise dargestellten Längsschnitt durch den Hybridkollektor gemäss Fig. 1.
Der Hybridkollektor kann im Prinzip wie ein handelsüblicher Vakuum-Röhrenkollektor aufgebaut werden; das heisst: transparente Aussenröhre 3, Wärmerohr 1 mit entsprechendem temperaturempfindlichen Medium und einer Steckhülse für die Koppelung an einem Kondensator in einem Wärmetauscher, oder aber wie der bekannte Flachkollektor.
Die rundum hermetische Abdichtung und die Befestigung mit einer Trägerplatte 7 erfolgt in einem Warmformverfahren, wahlweise unterstützt durch einen Präge- oder Schweissprozess und/oder durch einen separaten Fügeprozess 10. Für die Aufnahme des Wärmerohres 1 und eines Reflektors 9 ist mindestens ein Teilbereich der Aussenröhre 3 von den Stirnseiten offen und wird nachträglich mit Endkappen druck-/gas- und wasserdampfdicht verschlossen. Weiter kann in den Endkappen der Drehlagerpunkt für den Hybridkollektor integriert werden.
Prismen 12 im Aussenrohr sind so konstruiert, dass der durch das Wärmerohr abgeschottete Bereich eines Solarmodules trotzdem voll von den Sonnenstrahlen 15 beaufschlagt wird und auch noch seitlich einfallende Lichtstrahlung auf das Solarmodul umgelenkt wird.
Zusätzlich ist ein Zwischensteg 16 in der Aussenröhre 3 mit Prismen 12 für eine Optimierung der Lichtverteilungskurve versehen. Somit gibt es nur eine unwesentliche Beeinträchtigung des Wirkungsgrades des Solarmodules durch die zusätzliche Lichtbrechung an der jeweiligen Prismenwand.
Weiter sind die Prismen 12 so konstruiert und berechnet, dass der Absorber durch gezielte Lichtlenkung einen optimalen Wirkungsgrad hat.
Bei einem Vakuum-Röhrenkollektor-Prinzip kann die Wärmeübertragung auf den Absorber durch ein Übertragungmedium, das in der druckdichten Aussenröhre 3 aus transparentem Material mit ausgezeichneten optischen Eigenschaften eingefüllt ist, noch verbessert werden. Der Zwischensteg 16 trennt hier den Absorber von dem Solarmodulbereich.
Weiter ist der Reflektor 9 unterhalb des Wärmerohres 1 integriert, der wahlweise je nach Ausführungsart auch entfallen kann.
Die Einbettung und Rahmung der Solarzellen/des Solarmodules soll in einem einzigen Fertigungsschritt durch Warmformen erfolgen, der bei einer vereinfachten prinziphaften Ausführungsform anhand eines Querschnittes in Fig. 1 naher beschrieben wird.
Der Verbund aus einer wasserdampfdiffusionsdichten und UV- beständigen Abdeckplatte 4, verschalteten Solarzellen/Solarmodul, bei Bedarf Vorder- und Rückseite mit einer Schutzfolie abgedeckt, mit den Anschlüssen und einer Schaumfolie 5 wird in eine Tiefziehform eingelegt. Weiter wird eine Kühlschlange 6 aus Kunststoff-, Aluminium- oder Messingrohr mit Gewindeanschlüssen für den Wasseranschluß auf den Verbund gelegt. Die Abdeckplatte 4 kann auch durch eine gehärtete Glasplatte, die an den Rändern mit einem Kleber 8 behandelt wurde, ersetzt werden. Die steife Trägerplatte 7, ebenfalls wasserdampfdiffusions­ dicht und im Ausführungsbeispiel aus glasfaserverstärktem Thermoplast, wird automatisch in die Tiefziehmaschine eingezogen, beidseitig mit Heizstrahlern erwärmt und unter Vakuum, bei Bedarf mit Druckunterstützung durch Luft oder durch beheizbare Stempel, auf die Tiefziehform mit dem vorher aufgelegten Verbund gezogen.
Eine parallel geschaltete Vorheizung der Trägerplatte kann den Verfahrenszyklus wesentlich verkürzen.
Im darauffolgenden Takt erfolgt der vollautomatische Stanzvorgang der Randbeschnitte. Das Verfahren macht sich dabei zunutze, daß bei dem bekannten Warmformvorgang unter dem Anpreßdruck und/oder der Temperaturen eine Verbindung zwischen Trägerplatte 7 und Abdeckplatte 4 zustande kommen. Dadurch werden die verschalteten Solarzellen/Solarmodul 2 hermetisch rundum abgedichtet. Eine Verbesserung der Verbindung der Trägerplatte zur Abdeckplatte kann bei bestimmten Materialpaarungen zusätzlich erfolgen durch den Kleber 8 oder zusätzlich eingesetzte Oberstempel.
Damit erfolgt die Herstellung des Solarmodules einschließlich der Einbettung und der Rahmung in einem Verfahrenszyklus. Nachträgliche, aufwendige Fertigungs­ schritte sind nicht mehr erforderlich.
Die Kühlschlange 6 dient einmal zur Einhaltung einer konstanten Temperatur des Solarmodules und damit zu höherer Leistung und zum anderen zu einer wesentlichen Versteifung des Gesamtverbundes durch die feste Einbindung in die Trägerplatte 7. Entsprechend ist die konstruktive Auslegung erfolgt.
Die hermetische Abdichtung von Anschlüssen 11 für die Kühlschlange und für die Solarzellen/Solarmodul erfolgt durch entsprechende konstruktive Gestaltung und durch das Aufschrumpfen der Trägerplatte beim Warmformvorgang um die jeweiligen Anschlüsse. Durch einen nachträglichen Beschnitt werden die Anschlüsse freigelegt.
Die Schaumfolie 5, wahlweise mit einseitiger oder beidseitiger Wärmeschutzfolie, dient einmal zum Schutz der Solarzellen 2, Silizium ist ein sehr bruchempfindliches Material, für die Einbettung der Kühlschlangen 5 und zur Temperaturisolierung der Solarzellen während des Tiefziehprozesses.
Der Aufbau des Solarmodules kann aus 9 Solarzellen je 100 × 100 mm, in Reihe verschaltet, erfolgen. Daraus ergeben sich für das Solarmodul ca. Gesamtabmessungen von ungefähr 125 × 1050 mm. Diese schmale Bauform hat den Vorteil, daß die Solarmodule auf engem Raum auch drehend gelagert werden können und so jeweils optimal zur Sonne stehen und einen besseren Wirkungsgrad ergeben. Durch die kleinere Modulbauweise entsteht kein wirtschaftlicher Nachteil, da hier ein vollautomatisierbares Fertigungs­ verfahren mit sehr geringem Fertigungskostenanteil für die Einfassung und Rahmung gefunden wurde. Die Aufnahmelager für die Drehpunkte werden konstruktiv in die Trägerplatte und/oder die Kühlrohre des Solarmodules seitlich integriert und werden in dem Warmformverfahren mitgebildet.
Bei einer anderen Ausführungsform kann an Stelle der Solarzellen ein bereits wasserdampfdiffusionsdicht versiegeltes Solarmodul, z. Bsp. zwischen abgedichteten Glasplatten mit den herausgeführten Kontaktierungen auf den Verbund in die Tiefziehform gelegt werden. Die Abdeckplatte hat dann nur noch die Befestigungsfunktion, bei Bedarf auch noch den UV-Schutz, zu erfüllen.
Der wesentliche Vorteil des Hybridkollektors besteht darin, daß bei nahezu gleichen Bauteil-Abmessungen des Solarmodules und nur unwesentlichen Beeinträchtigungen des Wirkungsgrades ein Sonnenkollektor integriert wird.
Die eingebundene Kühlschlange 6 im Solarmodul sorgt hierbei unter anderem für gleichmäßige, tiefe Oberflächen- Temperaturen der Solarzellen 2 und damit für einen konstanten, guten Wirkungsgrad.
Das gefundene Herstellverfahren des Solarmodules erlaubt es auch, das Solarmodul ohne den integrierten Solarkollektor wirtschaftlich einzusetzen, prinziphaft in Fig. 2 in einem Längsschnitt dargestellt.
Die in einem Verfahrensschritt durchgeführte Einbettung und Rahmung, die Erhöhung der Steifigkeit und die Verbesserung des Wirkungsgrades durch die integrierte Kühlschlange und die auf kleinstem Bauraum mögliche Ausrichtung des schmalen, langen Solarmodules nach dem jeweiligen Stand der Sonne ergeben den Kostenvorteil gegenüber den bekannten Solarmodulen.
Der Drehlagerpunkt 20 des Solarmodules für die Nachrichtung nach dem Sonnenstand kann direkt an die Kühlrohre 6 mit dem befestigten Verbindungsrohr 19 angekoppelt werden.
Ist der Anschluß der Kühlrohre nach innen verlegt, können die Lagerpunkte auch direkt an die Trägerplatte 7 angebunden werden.

Claims (10)

1. Hybridkollektor mit einem Absorber (1) für die Gewinnung von Wärmeenergie, mit Solarzellen (2) in einem Solarmodul für die Gewinnung von elektrischer Energie aus der Sonnenenergie und mit einer Aussenröhre (3) aus einem transparenten Werkstoff, welcher den Absorber (1) und die Solarzellen (2) zumindest teilweise umfängt, wobei der Absorber (1) und die Solarzellen (2) räumlich getrennt voneinander angeordnet und den Solarzellen (2) Kühlrohre (6) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (1) in der Aussenröhre (3) vor den Solarzellen (2) in Bezug auf das einfallende Sonnenlicht angeordnet ist, dass die Aussenröhre eine Prismenstruktur (12) aufweist, durch welche das einfallende Sonnenlicht auch auf den Bereich der Solarzellen (2) hinter dem Absorber (1) lenkbar ist, dass zwischen dem Absorber (1) und den Solarzellen (2) ein Zwischensteg (16) aus einem transparenten Werkstoff angeordnet ist und dass der Zwischensteg (16) eine Lichtlenkungsprismenstruktur (12) zur Optimierung der Lichtverteilungskurve auf die Solarzellen (2) aufweist.
2. Hybridkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Absorber (1) ein Reflektor (9) angeordnet ist.
3. Hybridkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (2) unter einer transparenten Abdeckplatte (4) sitzen, die mit einer Schaumfolie (5) einen wasserdampfdiffusionsdichten, hermetisch umschliessenden Verbund bildet.
4. Hybridkollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (6) zwischen der Schaumfolie (5) und einer Trägerplatte (7) eingebettet sind.
5. Hybridkollektor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kühlrohr (6) ein Verbindungsrohr (19) zur Drehung des Kollektors nach dem Sonnenlicht verbunden ist.
6. Verfahren zum Herstellen eines Solarmoduls für den Einsatz in einem Hybridkollektor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund aus wasserdampf-diffusionsdichter, transparenter Abdeckplatte (4), Schaumfolie (5), den verschalteten Solarzellen (2) und den Kühlrohren (6), jeweils mit den entsprechenden Anschlüssen, in eine Tiefziehform eingebracht und durch einen Warmformvorgang von der erwärmten, tiefziehfähigen Trägerplatte (7) umformt und an den Rändern hermetisch abgedichtet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßdruck beim Warmformvorgang durch zusätzliche Druckluftunterstützung oder durch mechanisch bewegte Druckstempel, wahlweise beheizbar, erhöht wird, damit der Verbund der Materialien verbessert bzw. erst ermöglicht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen zusätzlich mit Kleber und/oder Klebefolie versehen werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der druck- und wasserdampfdiffusions­ dichte Verbund durch nachgeschaltete Verbindungsoperationen wie z. Bsp. Verschweißen oder Verkleben, erreicht wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Solarmodul in den Herstellungs­ prozeß durch Warmformung integriert wird und die Außenröhre (3) mit dem Zwischensteg (16) hierbei die Funktionen der Abdeckplatte (4) erfüllt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011153561A1 (de) 2010-06-11 2011-12-15 Reinold Ferschitz Kombi-solarkollektor
DE102011016621A1 (de) 2011-04-09 2012-10-11 Rainer Schmidt Hybridenergiemodul

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007036528A1 (de) 2007-08-02 2009-02-05 Omega Solar Verwaltungs Gmbh Solarmodul für die hybride Nutzung der Sonnenstrahlung
DE102009007058A1 (de) 2009-01-28 2010-07-29 Omega Solar Verwaltungs Gmbh Solarmodulanordnung für die hybride Nutzung der Sonnenstrahlung
DE102010012002A1 (de) * 2010-03-15 2011-09-15 Dr. Doll Holding Gmbh Aufnahmebehältnis und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102010056604A1 (de) 2010-12-31 2012-07-05 Omega Solar Verwaltungs Gmbh Anordnung von Photovoltaikzellen und Photovoltaikmodule, insbesondere für Fahrzeuge und andere ortsveränderliche Objekte
DE202011004424U1 (de) * 2011-03-25 2012-06-26 Peter Reimann Vorrichtung zum Umwandeln von solarer Strahlungsenergie in elektrischen Strom und/oder Wärme
FR2979714B1 (fr) * 2011-09-05 2014-07-18 Commissariat Energie Atomique Guide de lumiere pour dispositif solaire
AT13267U1 (de) 2012-09-04 2013-09-15 Reinold Ing Ferschitz Kombi-Solarkollektor
DE102021122806A1 (de) 2021-07-02 2023-01-05 Sisi Ag Solarthermische Vorrichtung, solarthermisches Modul, Energieversorgungssystem und Verfahren zum Betreiben einer solarthermischen Vorrichtung
CN113843509B (zh) * 2021-09-13 2024-06-04 武汉先同科技有限公司 集成式手持激光打标机

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2446447A1 (de) * 1974-09-28 1976-04-08 Deutsche Bundesbahn Verfahren zur erfassung und auswertung der scheitelwertzunahme eines wechselstromes
DE7603674U1 (de) * 1976-02-10 1976-08-12 Rosel, Valentin, 8701 Reichenberg Sonnenkollektor mit sammellinse, schwenkbar
DE2652137A1 (de) * 1975-11-17 1977-05-26 Roth Sa Freres Verfahren zum formen von zellularem polycarbodiimid, und mit diesem verfahren erhaltenes produkt
DE7911210U1 (de) * 1979-04-17 1980-03-27 Bittner, Alfred, 8051 Langenbach Sonnenkollektor zum erwaermen von brauchwasser
DE3109284A1 (de) * 1981-03-11 1982-09-30 Interatom Internationale Atomreaktorbau Gmbh, 5060 Bergisch Gladbach "sonnenkraftwerk mit fotovoltaischen zellen"
US4395582A (en) * 1979-03-28 1983-07-26 Gibbs & Hill, Inc. Combined solar conversion
DE3226167C2 (de) * 1982-07-13 1985-04-18 Sieghard Dipl.-Phys. Dr. 8000 München Gall Sonnenenergie-Umwandlungsanlage
DE3419797A1 (de) * 1984-05-26 1985-11-28 Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn Solar-energiewandler
DE4007839A1 (de) * 1990-03-12 1991-09-19 Friedrich Mueller Vakuum-kollektor fuer eine solaranlage
US5269851A (en) * 1991-02-25 1993-12-14 United Solar Technologies, Inc. Solar energy system
DE4338735A1 (de) * 1993-11-12 1995-05-18 Dietmar Schubert Vorrichtung zur wahlweisen Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme und/oder Strom
DE4404295A1 (de) * 1994-02-11 1995-08-17 Physikalisch Tech Entwicklungs Um die Hochachse rotierendes Solarkraftwerk
DE29517189U1 (de) * 1995-10-23 1995-12-21 Voit, Lorenz, 10961 Berlin Gehäuse für Solarkollektoren aus einem porosierten Leichtbaustoff-Formkörper
DE4422755A1 (de) * 1994-06-29 1996-01-04 Heinrich Bauer Vorrichtung zur Gewinnung von Energie aus Sonnenlicht mit mindestens einem Solarkollektor
US5498297A (en) * 1994-09-15 1996-03-12 Entech, Inc. Photovoltaic receiver
DE29601211U1 (de) * 1996-01-25 1996-04-25 Petrovic, Nebojsa, 31737 Rinteln Vakuumröhren-Sonnenkollektor
DE4302824C2 (de) * 1993-01-28 1996-11-21 H & W Gmbh Anordnung zur Erzeugung von Energie aus Sonnenlicht

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2446447A1 (de) * 1974-09-28 1976-04-08 Deutsche Bundesbahn Verfahren zur erfassung und auswertung der scheitelwertzunahme eines wechselstromes
DE2652137A1 (de) * 1975-11-17 1977-05-26 Roth Sa Freres Verfahren zum formen von zellularem polycarbodiimid, und mit diesem verfahren erhaltenes produkt
DE7603674U1 (de) * 1976-02-10 1976-08-12 Rosel, Valentin, 8701 Reichenberg Sonnenkollektor mit sammellinse, schwenkbar
US4395582A (en) * 1979-03-28 1983-07-26 Gibbs & Hill, Inc. Combined solar conversion
DE7911210U1 (de) * 1979-04-17 1980-03-27 Bittner, Alfred, 8051 Langenbach Sonnenkollektor zum erwaermen von brauchwasser
DE3109284A1 (de) * 1981-03-11 1982-09-30 Interatom Internationale Atomreaktorbau Gmbh, 5060 Bergisch Gladbach "sonnenkraftwerk mit fotovoltaischen zellen"
DE3226167C2 (de) * 1982-07-13 1985-04-18 Sieghard Dipl.-Phys. Dr. 8000 München Gall Sonnenenergie-Umwandlungsanlage
DE3419797A1 (de) * 1984-05-26 1985-11-28 Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn Solar-energiewandler
DE4007839A1 (de) * 1990-03-12 1991-09-19 Friedrich Mueller Vakuum-kollektor fuer eine solaranlage
US5269851A (en) * 1991-02-25 1993-12-14 United Solar Technologies, Inc. Solar energy system
DE4302824C2 (de) * 1993-01-28 1996-11-21 H & W Gmbh Anordnung zur Erzeugung von Energie aus Sonnenlicht
DE4338735A1 (de) * 1993-11-12 1995-05-18 Dietmar Schubert Vorrichtung zur wahlweisen Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme und/oder Strom
DE4404295A1 (de) * 1994-02-11 1995-08-17 Physikalisch Tech Entwicklungs Um die Hochachse rotierendes Solarkraftwerk
DE4422755A1 (de) * 1994-06-29 1996-01-04 Heinrich Bauer Vorrichtung zur Gewinnung von Energie aus Sonnenlicht mit mindestens einem Solarkollektor
US5498297A (en) * 1994-09-15 1996-03-12 Entech, Inc. Photovoltaic receiver
DE29517189U1 (de) * 1995-10-23 1995-12-21 Voit, Lorenz, 10961 Berlin Gehäuse für Solarkollektoren aus einem porosierten Leichtbaustoff-Formkörper
DE29601211U1 (de) * 1996-01-25 1996-04-25 Petrovic, Nebojsa, 31737 Rinteln Vakuumröhren-Sonnenkollektor

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
US-Z: Appl. Physics Letters, Bd. 28, 1976, S. 422-423 *
WINDOW,B.,BASSETT,M.: Optical Collection Efficiencies of Tubular Solar Collectors with Specular Reflectors. In: Solar Energy, Vol. 26, 1981, pp 341-346 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011153561A1 (de) 2010-06-11 2011-12-15 Reinold Ferschitz Kombi-solarkollektor
DE102011016621A1 (de) 2011-04-09 2012-10-11 Rainer Schmidt Hybridenergiemodul

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