DE202009016131U1 - System for increasing the yield of photovoltaic systems with supply of artificial light, for feeding energy into an AC network, for heating support and water heating - Google Patents

System for increasing the yield of photovoltaic systems with supply of artificial light, for feeding energy into an AC network, for heating support and water heating Download PDF

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02S99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

Zusammenschaltung verschiedener elektrischer Komponenten zur Stromerzeugung, gekennzeichnet durch die Kombination einer sonnenlichtbetriebenen Photovoltaikanlage auf einem Gebäudedach und einer durch künstlichem Licht betriebene Photovoltaikanlage im Gebäude. Wobei die sich auf dem Gebäudedach befindliche Photovoltaikanlage primär die Energie für das künstliche Licht zum Betrieb der Photovoltaikanlage im Gebäude erzeugt. (1 und 2)Interconnection of various electrical components for power generation, characterized by the combination of a solar-powered photovoltaic system on a building roof and a photovoltaic system powered by artificial light in the building. The photovoltaic system located on the building roof primarily generates the energy for the artificial light to operate the photovoltaic system in the building. ( 1 and 2 )

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Problem und Lösung:Problem and solution:

Der Klimawandel stellt unsere Gesellschaft vor neuen Herausforderungen. Dazu kommt eine weltweit steigende Nachfrage nach Energie. Um in Zukunft eine nachhaltige und sichere Versorgung mit Energie zu tragbaren Preisen zu gewährleisten, müssen neue Technologien geschaffen werden, die es ermöglichen, den Energiebedarf von Gebäuden aus Erneuerbaren Quellen zu erzeugen. Nur dadurch erreichen wir eine Minderung der Abhängigkeit sowohl von Energieimporten (Öl, Gas) als auch von Energie aus Atomkraft. Nicht zuletzt erreichen wir so die so wichtige drastische Reduzierung des Ausstosses von schädlichem Treibhausgas. Dieses Ziel kann man kurz- und mittelfristig z. B. durch eine Dezentralisierung der Energieproduktion für den Gebäudebedarf erreichen.Climate change poses new challenges to our society. In addition, there is a growing global demand for energy. In order to guarantee a sustainable and secure supply of energy at affordable prices in the future, new technologies must be created that make it possible to generate energy from buildings made of renewable sources. Only in this way can we achieve a reduction in the dependency on both energy imports (oil, gas) and energy from nuclear power. Last but not least, we are achieving the important drastic reduction in the emission of harmful greenhouse gases. This goal can be in the short and medium term z. B. by decentralization of energy production for the building needs.

Nach heutigem Stand der Technik werden Gebäude in der Regel durch die CO2-Intensive Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Öl, Gas und Kohle beheizt. Darüber hinaus gibt es noch Systeme, deren Effizienz aufgrund der sehr hohen benötigten elektrischen Energie gering ist. Zum Teil sind diese durch ihre Asbesthaltigkeit gesundheitsschädlich (Nachtspeicheröfen).According to the current state of the art, buildings are usually heated by the CO 2 -intensive combustion of fossil fuels such as oil, gas and coal. In addition, there are systems whose efficiency is low due to the very high electrical energy required. In part, these are harmful to health due to their asbestos content (night storage heaters).

Energie auf erneuerbaren Quellen kommt bisher relativ selten zum Einsatz. Grund dafür ist u. a. die gegenwärtig kostenintensive Anschaffung im Verhältnis zur Effektivität die sie aufweisen. Deshalb ist eine hohe Subventionierung notwendig.Energy from renewable sources is relatively rarely used. Reason for this is u. a. the current costly acquisition relative to the effectiveness they have. Therefore, a high subsidization is necessary.

Laut Energieeinsparverordnung in ihrer neuesten Fassung (EnEV2009) und dem Gesetz zur Förderung Erneuerbarer Energien im Wärmebereich (Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz – (EEWärmeG)), muss bei der Versorgung von neuen Gebäuden mit Wärme zu mindestens 50% auf erneuerbare Energien zurückgegriffen werden.According to the Energy Saving Ordinance in its latest version (EnEV2009) and the Act on the promotion of renewable energies in the heating sector (Renewable Energy Heat Act - (EEWärmeG)), at least 50% of renewable energy must be used to supply new buildings with heat.

Mein System ist gleichermassen für neue wie für bestehende Gebäude einsetzbar und erreicht eine nahezu CO2-freie Versorgung sowohl mit Wärme als auch mit elektrischer Energie. Ziel ist es eine grösstmögliche Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen und atomarer Energie und die Reduktion des Ausstosses von CO2.My system can be used equally for new and existing buildings and achieves an almost CO 2 -free supply of heat as well as electrical energy. The goal is the greatest possible independence from fossil fuels and atomic energy and the reduction of CO 2 emissions.

Zusammenfassung:Summary:

Die als Patent beanspruchte Sache ist ein elektrisches System zur Erhöhung des spezifischen Ertrags von Photovoltaikanlagen.The patented thing is an electrical system for increasing the specific yield of photovoltaic systems.

Nach heutigem Stand der Technik, weisen konventionelle Photovoltaikanlagen eine relativ niedrige Wirtschaftlichkeit auf, sodass diese Anlagen sehr stark subventioniert werden müssen. Aus diesem Grund wurde von mir eine Zusammenschaltung mehrerer Komponenten durchgeführt um die spezifische Ertragsleistung von PV-Anlagen zu erhöhen. Die Betreibung des Systems basiert sowohl auf einer Kombination natürlichen und künstlichen Lichts, als auch auf eine alleinige Zuführung künstlichen Lichts.According to the current state of the art, conventional photovoltaic systems have a relatively low cost, so that these systems have to be heavily subsidized. For this reason, I have interconnected several components to increase the specific yield of PV systems. The operation of the system is based on a combination of natural and artificial light, as well as on a sole supply of artificial light.

Als unumgängliches Nebenprodukt entsteht in diesem System Wärme, die abgeleitete werden muss. Diese Wärme wird von dem System zur Heizungsunterstützung und Warmwasserbereitung im Gebäude genutzt. (siehe 1 bis 4) The inevitable by-product of this system is heat that needs to be dissipated. This heat is used by the system for heating support and water heating in the building. (please refer 1 to 4 )

Beschreibung:Description:

Das System ist unter Berücksichtigung mehrerer Konfigurationsmöglichkeiten anwendbar. Die in 1 und 2 dargestellte Konfiguration ist wie folgt aufgebaut:
Das Sonnenlicht (1) wird von den sich auf dem Hausdach befindlichen Photovoltaikmodulen (2) in elektrische Energie umgewandelt. Diese wird über die Zuleitung (3) zum einen dem Solarladeregler (4) zugeführt, der sowohl die Akkumulatoren (9) lädt, als auch die Energie dem Wechselrichter (8) zur Einspeisung über einen Zähler in ein Wechselspannungsnetz zuführt. Der Photovoltaik-Generator im Gebäude (7) wandelt künstliches Licht in elektrische Energie um. Das künstliche Licht (5) bezieht die benötigte Energie aus den Akkus (9). Der vom Photovoltaik-Generator im Gebäude (7) produzierte Gleichstrom wird dem Wechselrichter (8) zugeleitet. Dieser kann jedoch ebenfalls wahlweise auch dem Solarladeregler (4) zugeführt werden. Die vom künstlichen Licht (5) produzierte Wärme kann über einem von mir entwickelten Kühlwasserkreislaufsystem (15) zur Heizungsunterstützung und Unterstützung der Warmwasserbereitung verwendet werden. (Das Abführen der entstehenden Wärme ist aus zwei Gründen notwendig: 1. Verlängerung der Lebensdauer durch Verringerung des Verschleisses der Leuchtmittel und 2. Reduzierung der entstehenden Hitze an den Photovoltaikmodulen im Gebäude (7). Die Photovoltaikmodule weisen ab einer Temperatur von 25°C einen beachtlichen Leistungsabfall auf.) Hierbei kommt ein Warmwasserspeicher (16) zum Einsatz, der an das Heizungs- und Warmwassernetz angeschlossen ist, und sowohl die Abwärme aus der künstlichen Beleuchtung (5) nutzt, als auch bei Bedarf zusätzlich elektrisch betrieben wird.The system is applicable considering several configuration options. In the 1 and 2 The configuration shown is structured as follows:
The sunlight ( 1 ) is supported by the photovoltaic modules located on the rooftop ( 2 ) converted into electrical energy. This is via the supply line ( 3 ) on the one hand the solar charge controller ( 4 ) supplying both the accumulators ( 9 ), as well as the power of the inverter ( 8th ) for feeding via a counter in an AC mains supplies. The photovoltaic generator in the building ( 7 ) converts artificial light into electrical energy. The artificial light ( 5 ) draws the required energy from the batteries ( 9 ). The photovoltaic generator in the building ( 7 ) produced direct current is the inverter ( 8th ). However, this can also optionally also the solar charge controller ( 4 ). The artificial light ( 5 ) can be generated by a cooling water circulation system ( 15 ) are used for heating support and support of hot water preparation. (Removal of the generated heat is necessary for two reasons: 1. Extending the service life by reducing the wear of the lamps and 2. Reducing the heat generated at the photovoltaic modules in the building ( 7 ). The photovoltaic modules have a significant power loss from a temperature of 25 ° C on.) Here comes a hot water tank ( 16 ), which is connected to the heating and hot water network, and both the waste heat from the artificial lighting ( 5 ), as well as if necessary additionally electrically operated.

Das in 3 dargestellte System ist in seiner Funktion identisch wie in 1 und 2 beschrieben. Einziger Unterschied ist hierbei jedoch, dass die Primärenergie nicht über eine Sonnenbetriebene Photovoltaikanlage, sondern mittels einer künstlich beleuchteten Photovoltaik-Inselanlage im Gebäude bezogen wird.This in 3 shown system is identical in its function as in 1 and 2 described. However, the only difference is that the primary energy is not supplied by a solar-powered photovoltaic system, but by means of an artificially illuminated photovoltaic island system in the building.

Das in 4 dargestellte System ist in seiner Funktion identisch wie in 3 beschrieben. Einziger Unterschied ist hierbei jedoch, dass die Primärenergie nicht über eine Photovoltaik-Inselanlage, sondern über das hauseigene Stromnetz bezogen wird. Alternativ kann man in diesem System auch Akkumulatoren integrieren, die über das hauseigene Stromnetz geladen werden.This in 4 shown system is identical in its function as in 3 described. However, the only difference is that the primary energy is not obtained from a photovoltaic stand-alone system but from the in-house power grid. Alternatively, it is also possible to integrate accumulators in this system, which are charged via the in-house power grid.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

Fig. 1:

1
Sonne
2
PV-Generator
3
Zuleitung Solarladeregler
4
Solarladeregler
5
Künstliche Lichtquelle
6
Zuleitung Solarladeregler PV im Gebäude
7
PV im Gebäude
8
Wechselrichter
9
Akkus zur Versorgung der künstlichen Lichtquelle
10
Zuleitung Einspesezähler
11
Zähler Einspeisung im Netz
12
Zähler Eigenverbrauch
13
Hausanschlussverteiler
14
Zuleitung Einspeisung in Netz
15
Kühlkreislauf/Zuleitung Warmwasserspeicher
16
Warmwasserspeicher
17
Zu und Ableitung Heizung
18
Heizkörper
19
Warmwasser
Fig. 2:
1
PV Dach
2
Warmwasserspeicher
3
Heizkörper
4
Warmwasser
5
Einspeisung Lichtquelle über Akku oder Hauseigenes Stromnetz
6
Solarladerregler
7
künstliche Lichtquelle
8
Akku
9
Wechselrichter
10
PV im Gebäude
11
Zähler Eigenverbrauch
12
Zähler Einspeisung im Netz
13
Zuleitung Einspeisung in Netz
Fig. 3:
1
Solarladerregler
2
Warmwasserspeicher
3
Heizkörper
4
Warmwasser
5
Einspeisung Lichtquelle über Akku oder Hauseigenes Stromnetz
6
künstliche Lichtquelle
7
Akku
8
Wechselrichter
9
PV im Gebäude
10
Zähler Eigenverbrauch
11
Zähler Einspeisung im Netz
13
Zuleitung Einspeisung in Netz
Fig. 4:
1
Heizkörper
2
Warmwasser
3
Warmwasserspeicher
4
künstliche Lichtquelle
5
Wechselrichter
6
PV im Gebäude
7
Zähler Eigenverbrauch
8
Zähler Einspeisung im Netz
9
Zuleitung Einspeisung in Netz
Fig. 1:
1
Sun
2
PV generator
3
Supply line solar charge controller
4
Solar Charge Controller
5
Artificial light source
6
Supply of solar charge controller PV in the building
7
PV in the building
8th
inverter
9
Batteries for supplying the artificial light source
10
Supply line feed-in counter
11
Counter feed in the grid
12
Counter self-consumption
13
House connection distributor
14
Supply line feed in mains
15
Cooling circuit / supply hot water tank
16
Hot water storage
17
To and discharge heating
18
radiator
19
hot water
Fig. 2:
1
PV roof
2
Hot water storage
3
radiator
4
hot water
5
Infeed light source via battery or home mains
6
Solar Charger Controller
7
artificial light source
8th
battery pack
9
inverter
10
PV in the building
11
Counter self-consumption
12
Counter feed in the grid
13
Supply line feed in mains
3:
1
Solar Charger Controller
2
Hot water storage
3
radiator
4
hot water
5
Infeed light source via battery or home mains
6
artificial light source
7
battery pack
8th
inverter
9
PV in the building
10
Counter self-consumption
11
Counter feed in the grid
13
Supply line feed in mains
4:
1
radiator
2
hot water
3
Hot water storage
4
artificial light source
5
inverter
6
PV in the building
7
Counter self-consumption
8th
Counter feed in the grid
9
Supply line feed in mains

Claims (6)

Zusammenschaltung verschiedener elektrischer Komponenten zur Stromerzeugung, gekennzeichnet durch die Kombination einer sonnenlichtbetriebenen Photovoltaikanlage auf einem Gebäudedach und einer durch künstlichem Licht betriebene Photovoltaikanlage im Gebäude. Wobei die sich auf dem Gebäudedach befindliche Photovoltaikanlage primär die Energie für das künstliche Licht zum Betrieb der Photovoltaikanlage im Gebäude erzeugt. (1 und 2)Interconnection of various electrical components for power generation, characterized by the combination of a solar-powered photovoltaic system on a building roof and a photovoltaic system powered by artificial light in the building. The photovoltaic system located on the building roof primarily generates the energy for the artificial light to operate the photovoltaic system in the building. ( 1 and 2 ) Zusammenschaltung verschiedener elektrischer Komponenten zur Stromerzeugung, gekennzeichnet durch die Kombination einer mit künstlichem Licht betriebenen Photovoltaikanlage in einem Gebäude, die ihre Primärenergie für die künstliche Beleuchtung von einer durch künstliches Licht betriebenen Photovoltaik-Inselanlage im Gebäude bezieht. (3)Interconnection of various electrical components for power generation, characterized by the combination of an artificial light powered photovoltaic system in a building, which derives its primary energy for the artificial lighting of an artificial light-powered photovoltaic stand-alone system in the building. ( 3 ) Zusammenschaltung verschiedener elektrischer Komponenten zur Stromerzeugung, gekennzeichnet durch einer mit künstlichem Licht betriebenen Photovoltaikanlage in einem Gebäude, die ihre Primärenergie für die künstliche Beleuchtung wahlweise von mindestens einem Akkumulator oder über eine Fremdspannungsversorgung bezieht. (4)Interconnection of various electrical components for power generation, characterized by an artificial light operated photovoltaic system in a building, which receives its primary energy for the artificial lighting either from at least one accumulator or via an external power supply. ( 4 ) Zusammenschaltung verschiedener elektrischer Komponenten zur Stromerzeugung, Heizungsunterstützung und Unterstützung der Warmwasserbereitung im Gebäude, gekennzeichnet durch die Kombination einer sonnenlichtbetriebenen Photovoltaikanlage auf einem Gebäudedach und einer durch künstlichem Licht betriebene Photovoltaikanlage im Gebäude. Wobei die sich auf dem Gebäudedach befindliche Photovoltaikanlage primär die Energie für das künstliche Licht zum Betrieb der Photovoltaikanlage im Gebäude erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die von der künstlichen Lichtquelle erzeugten Wärme über ein Kühlkreislaufsystem abgeführt wird und in einen Warmwasserspeicher geleitet wird. (1 und 2)Interconnection of various electrical components for power generation, heating support and support of hot water in the building, characterized by the combination of a solar-powered photovoltaic system on a building roof and a photovoltaic system powered by artificial light in the building. Wherein the photovoltaic system located on the building roof primarily generates the energy for the artificial light for operating the photovoltaic system in the building, characterized in that the heat generated by the artificial light source is dissipated via a cooling circuit system and in a hot water tank is passed. ( 1 and 2 ) Zusammenschaltung verschiedener elektrischer Komponenten zur Stromerzeugung, Heizungsunterstützung und Unterstützung der Warmwasserbereitung im Gebäude, gekennzeichnet durch die Kombination einer mit künstlichem Licht betriebenen Photovoltaikanlage in einem Gebäude, die ihre Primärenergie für die künstliche Beleuchtung von einer durch künstliches Licht betriebenen Photovoltaik-Inselanlage im Gebäude bezieht, dadurch gekennzeichnet, dass die von den künstlichen Lichtquellen erzeugte Wärme über ein Kühlkreislaufsystem abgeführt wird und in einen Warmwasserspeicher geleitet wird. (3)Interconnection of various electrical components for power generation, heating support and support of domestic hot water, characterized by the combination of an artificial light photovoltaic system in a building, which derives its primary energy for artificial lighting from an artificial light-powered photovoltaic stand-alone system in the building characterized in that the heat generated by the artificial light sources is dissipated via a cooling circuit system and is passed into a hot water tank. ( 3 ) Zusammenschaltung verschiedener elektrischer Komponenten zur Stromerzeugung, Heizungsunterstützung und Unterstützung der Warmwasserbereitung im Gebäude, gekennzeichnet durch einer mit künstlichem Licht betriebenen Photovoltaikanlage in einem Gebäude, die ihre Primärenergie für die künstliche Beleuchtung wahlweise von mindestens einem Akkumulator oder über eine Fremdspannungsversorgung bezieht, dadurch gekennzeichnet, dass die von den künstlichen Lichtquellen erzeugte Wärme über ein Kühlkreislaufsystem abgeführt wird und in einen Warmwasserspeicher geleitet wird. (4)Interconnection of various electrical components for power generation, heating support and support of hot water in the building, characterized by a powered with artificial light photovoltaic system in a building, which receives its primary energy for the artificial lighting either from at least one accumulator or an external power supply, characterized in that the Heat generated by the artificial light sources is dissipated through a refrigeration cycle system and directed into a hot water storage tank. ( 4 )
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202022000809U1 (en) 2022-03-31 2022-04-13 Gunter Tannhäuser System for generating heating and service water using solar power

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE202022000809U1 (en) 2022-03-31 2022-04-13 Gunter Tannhäuser System for generating heating and service water using solar power

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