DE19804685A1

DE19804685A1 - Solarzelle im Wasserbad

Info

Publication number: DE19804685A1
Application number: DE19804685A
Authority: DE
Inventors: Tobias Geisbuesch; Alexander Dann
Original assignee: SCHAEFER WOLFGANG 56294 MUENSTERMAIFELD DE
Current assignee: SCHAEFER WOLFGANG 56294 MUENSTERMAIFELD DE
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1998-02-06
Publication date: 1999-08-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend des Anspruchs 1.

Bisher werden Solarzellen und Solarkollektoren getrennt voneinander auf verschiedenen Flächen betrieben.

Durch den höheren Flächenbedarf bei gleichzeitiger Installation beider Systeme wird der Wirkungsgrad der Gesamtanlage vermindert. Zudem müssen zwei verschiedene Systeme hergestellt werden. Hierdurch muß mehr Energie, was einen höheren Materialbedarf zur Folge hat und ökonomisch ungünstiger ist. Außerdem erfahren die stark erhitzten, im Wirkungsgrad verminderten Solarzellen keine Kühlung.

Bei unserer Erfindung werden Solarzelle und Solarkollektor auf ein und derselben Fläche betrieben. Die über der Solarzelle befindliche Flüssigkeit erwärmt einerseits wie beim Kollektor das Brauchwasser; andererseits wirkt sie als Kühlmittel der Solarzelle, so daß diese einen höheren Wirkungsgrad erreicht.

Dies wird durch die Konstruktion nach Anspruch 1 erreicht.

Solarzelle und Solarkollektor arbeiten auf ein und derselben Fläche. Ihre Wirkungsgrade können einfach addiert werden. Es kann so ein Wirkungsgrad von mehr als 90% erreicht werden. Der Sonne kann pro Flächeneinheit mehr Energie "abgezapft" werden. Durch die Sandwichbauweise sinkt der Materialbedarf und die Herstellungskosten von Solarzelle und Solarkollektor.

Unser System ist somit ökologisch und ökonomisch günstiger.

Beispielbeschreibung

Fig. 1 Schematischer Aufbau des Kastens;

Fig. 2 Aufbau des Regelkreises.

Der zentrale Baustein unserer Erfindung ist ein Kasten 2, der in unserem besonderen Fall aus Zinkblech besteht, jedoch aus fast beliebigem Material bestehen kann. An diesem Kasten 2 befinden sich Ein- und Auslaufmöglichkeiten für Wasser oder andere geeignete Flüssigkeiten. Die offene Seite des Kastens 2 wird mit einer lichtdurchlässigen Abdeckung 3 verschlossen. Die Abdeckung 3 ist abnehmbar; sie wird mittels eines Gestells auf dem Kasten 2 so fixiert, daß dieser dicht verschlossen ist. In dem Kasten wird eine Solarzelle 1 befestigt. Ihre Höhe kann durch Unterlegen von wasserundurchlässigen Materialien bzw. entsprechenden Halterungen an den Innenwänden variiert werden. Die Stromanschlüsse der Solarzelle 1 werden wasserdicht nach außen gelegt. In der Nähe des Auslaufs 9 wird ein Temperaturfühler 5 plaziert. Der Einlauf 8 wird mit einem unter Druck stehenden Wasserzulauf verbunden. Der Zulauf wird durch ein Ventil 6 unterbrochen. Hinter dem Ventil 6 befindet sich im Zulauf ein Durchflußmesser 4 zur Bestimmung der Wasser- bzw. Kühlmittelmenge (kühlen der Solarzelle), die dem Kasten 2 zugeführt wird. Kurz vor dem Einlauf 8 befindet sich ein weiterer Temperatursensor 5. Der Auslauf 9 ist mit einem Wasserspeicher verbunden. In der Leitung befindet sich ein Überdruckventil 7. Ebenso wie im Zulauf befindet sich auch hier ein Temperatursensor 5.

Das System - eine Sandwichbauweise aus Solarzelle und Kollektor - nutzt in Kombination die elektrische Leistung der Solarzelle 1 und das Warmwasser aus dem Kasten 2 auf ein und derselben Fläche. Dadurch wird auf der einen Seite die Solarzelle 1 gekühlt und somit ihr Wirkungsgrad erhöht. Außerdem wird das warme Wasser als Nutzwasser im Haushalt verwendet. Die Erwärmung des Wassers geschieht durch die Wärmeabgabe der Solarzelle 1 an das Wasser, den Treibhauseffekt, der im Kasten 2 durch die Abdeckung 3 entsteht sowie durch andere Faktoren.

Das System wird selbständig durch einen Regelkreis gesteuert. Um diesen Regelkreis zu verwirklichen, benötigen wir eine Steuerelektronik 10. An sie sind die Temperatursensoren 5, der Durchflußmesser 4, die Solarzelle 1 und die Ventile 6/7 angeschlossen. In unserem Fall benutzen wir ein Computerinterface. Über die Steuerelektronik 10 läßt sich eine bestimmte Temperatur im Kasten 2 einstellen. Bei Überschreitung der eingestellten Temperatur wird das Wasser im Kasten 2 durch Öffnung des Eingangsventils 6 teilweise ausgetauscht und durch das Überdruckventil 7 in den Wasserspeicher gebracht. Wenn die eingestellte Temperatur wieder unterschritten wird, wird das Einlaufventil 6 wieder geschlossen. Die Steuerelektronik 10 ermöglicht auch einen Überblick über die durchgeflossene Menge an Wasser, die Leistungsabgabe der Solarzelle 1 und den Energiegewinn durch die Erwärmung des Wassers in der Anlage. Von großem Vorteil ist nicht nur die Wirkungsgraderhöhung auf weniger als der Hälfte der Fläche, sondern auch die Wirkungsgraderhöhung der Solarzelle 1 durch Kühlung. Dabei ist nach einem Abdeckmaterial 3 zu suchen, das die einerseits für den Betrieb der Solarzelle 1 geeigneten Wellenlängen durchläßt, andererseits die für den Treibhauseffekt benötigten Wellenlängen von außen durchläßt und von innen möglichst reflektiert.

Die Anlage ist durch verschiedene Ständerkonstruktionen in unterschiedlichen Positionen und Untergründen aufstellbar. Die gesamte Konstruktion kann gegebenenfalls durch einen Motor zur Sonne ausgerichtet werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Gewinnung von Solarenergie, dadurch gekennzeichnet, daß eine Solarzelle in einer Wanne mit Wasser oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit liegt und gleichzeitig elektrische Energie und Wärmeenergie erzeugt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Solarzelle unter einer Flüssigkeitsschicht befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Abdeckung bedingt ein Treibhauseffekt in der Wanne entsteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Energie und Wärmeenergie auf ein und derselben Fläche gewonnen werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine höhere Gesamtenergieausbeute auf ein und derselben Fläche durch die Kombination von Solarzelle und Solarkollektor erzielt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Kühlung der Solarzelle deren Wirkungsgrad steigt.

7. Vorrichtung nach den oben genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstruktion der Sonne nachgeführt werden kann.

8. Vorrichtung nach den oben genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialbedarf reduziert und der Platzbedarf halbiert wird.

9. Vorrichtung nach den oben genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sich Wasser oder eine andere Flüssigkeit über der Solarzelle befindet.

10. Vorrichtung nach den oben genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Flüssigkeit sowohl über als auch unter der Solarzelle befinden kann.