DE202009016388U1 - Device for converting solar radiation energy - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Wandlung solarer Strahlungsenergie, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer oberen, glasklaren Wellplatte (2) und einer unteren Wellplatte (1) PV-Solarzellen (4) und/oder Absorberbleche (4) über einen Zwischenträger (3) oder direkt auf der unteren Wellplatte (1) so angeordnet und befestigt sind, dass die durch die obere Wellplatte (2) einfallende solare Strahlung über eine oder mehrere dieser PV-Solarzellen (4) und/oder Absorberbleche (4) elektrischen Strom erzeugt und/oder Nutzwärme mit der Massgabe, dass hierbei die Größe der PV-Solarzellen (4) bzw. der Absorberbleche (4) je nach Einsatzfall verändert werden kann (8).Device for the conversion of solar radiation energy, characterized in that between an upper, transparent corrugated plate (2) and a lower corrugated plate (1) PV solar cells (4) and / or absorber sheets (4) via an intermediate carrier (3) or directly on the lower Well plate (1) are arranged and fixed so that the through the upper corrugated plate (2) incident solar radiation via one or more of these PV solar cells (4) and / or absorber sheets (4) generates electrical power and / or useful heat with the proviso in that in this case the size of the PV solar cells (4) or the absorber sheets (4) can be changed depending on the application (8).

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Description

Vorrichtungen zur Wandlung solarer Strahlungsenergie gibt es heute weltweit in vielen Ausführungen. Die bekanntesten sind die Photovoltaik (PV) und die Solarthermie.Devices for the conversion of solar radiation energy are available worldwide today in many versions. The best known are photovoltaic (PV) and solar thermal.

Die Photovoltaik zeichnet sich hierbei dadurch aus, dass bei der Wandlung der solaren Strahlungsenergie in einem sehr hohen Prozentsatz nur der elektrische Strom genutzt wird ohne die Nutzung der dabei immer auch auftretenden Wärme.Photovoltaics is characterized by the fact that in the conversion of solar radiation energy in a very high percentage only the electric power is used without the use of the always occurring heat.

Bei der Nutzung der Photovoltaik treten die folgenden bekannten Probleme auf:

  • – bei der Einstrahlung erwärmen sich die Zellen, wodurch der Wirkungsgrad sinkt.
  • – der Einstrahlungswinkel ist bei festmontierten Zellen nur für bestimmte Tages- und Jahreszeiten optimal,
  • – aufgrund der Reflektion der solaren Strahlung müssen teure Gläser verwandt werden.
  • – die solare Strahlung wird in sogenannten PV-Modulen in elektrischen Strom gewandelt, wobei diese Module in der Regel über Befestigungs- bzw. Aufstellvorrichtungen auf dem vorhandenen Untergrund, mehrheitlich auf Dächern, montiert werden.
When using photovoltaics, the following known problems occur:
  • - When exposed to heat, the cells, whereby the efficiency decreases.
  • - the angle of incidence is optimal for fixed cells only for certain times of the day and year,
  • - Due to the reflection of solar radiation expensive glasses must be used.
  • - The solar radiation is converted into so-called PV modules in electrical power, these modules are usually mounted on mounting or mounting devices on the existing surface, mostly on roofs.

Diese Probleme werden mit der erfindungsgemässen Neuerung gelöst.These problems are solved with the inventive innovation.

So sind die PV-Solarzellen in den Dachaufbau direkt intergriert, was zusätzliche Befestigungs- und Aufstellvorrichtungen entbehrlich macht.The PV solar cells are integrated directly into the roof structure, which eliminates the need for additional fastening and positioning devices.

Weiterhin kann der herkömmliche Modul-Aufbau mit einem Alurahmen entfallen, da die PV-Solarzellen direkt in die Dachfläche eingebracht werden können.Furthermore, the conventional module structure with an aluminum frame can be omitted since the PV solar cells can be introduced directly into the roof surface.

Die erfindungsgemäß neue Vorrichtung zur Wandlung der solaren Strahlungsenergie ist hierbei belüftet, wodurch der Luftstrom die Zellen kühlt und die Warmluft nutzbar wird wegen einer vorgegebenen Luftführung im Dachaufbau.The inventively new device for converting the solar radiation energy is ventilated here, whereby the air flow cools the cells and the hot air is available because of a given air flow in the roof structure.

Hierbei ist die erfindungsgemäß neue Vorrichtung darüberhinaus dadurch gekennzeichnet, dass den unterschiedlichen Einstrahlungswinkeln der solaren Strahlung besser Rechnung getragen wird, als bei den herkömmlichen, festmontierten Systemen.Here, the new device according to the invention is also characterized in that the different irradiation angles of the solar radiation is better taken into account, as in the conventional, fixed-mounted systems.

Der in der erfindungsgemäß neuen Vorrichtung zur Wandlung solarer Strahlung enthaltene Nachteil einer teilweisen, zeitlich begrenzten Verschattung der Fläche der PV-Solarzellen wird weitgehend dadurch wettgemacht, dass die an der Oberfläche reflektierte Strahlung in andere Solarzellen eingeleitet wird.The disadvantage of partial, temporally limited shading of the surface of the PV solar cells contained in the novel solar radiation conversion device according to the invention is largely offset by the fact that the radiation reflected at the surface is introduced into other solar cells.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Neuerung ist darin zu sehen, dass die Kosten für eine Sanierung der vielerorts noch vorhandenen Asbestzementdächer aus Wellplatten drastisch reduziert werden können, da die erfindungsgemäß neue Vorrichtung entweder direkt auf diese Dächer aufgesetzt wird, das vorhandene Dach als Bestandteil der Vorrichtung direkt genutzt wird oder aber zusätzlich lediglich die Demontagekosten der alten Asbestzementwellplatten anfallen sowie deren Entsorgung.A particular advantage of the inventive innovation is the fact that the cost of rehabilitation of corrugated asbestos cement roofs still available in many places can be drastically reduced because the new device according to the invention is either placed directly on these roofs, the existing roof as part of the device directly is used or additionally incurred only the disassembly costs of the old asbestos cement corrugated sheets and their disposal.

Ausserdem bewirkt die Schrägstellung der PV-Solarzellen in Verbindung mit der grösseren Wirkfläche der Zellen gegenüber rein flächigen Modulen bei Peak-Einstrahlung einen höheren Wirkungsgrad, da flächige Module hierbei sehr schnell an ihre Leistungsgrenzen stossen, was bei der Schrägstellung nicht der Fall ist.In addition, the inclination of the PV solar cells in conjunction with the larger effective area of the cells compared to purely flat modules at peak irradiance causes a higher efficiency, since area modules very quickly reach their performance limits, which is not the case in the oblique position.

Weiterhin können in die erfindungsgemässe Neuerung auch Absorberbleche anstelle der PV-Solarzellen bzw. zusammen mit den PV-Zellen eingebaut werden.Furthermore, absorber sheets can also be incorporated instead of the PV solar cells or together with the PV cells in the inventive innovation.

Ein Ausführungsbeispiel verdeutlich noch einmal die Vorteilhaftigkeit der Neuerung.An embodiment illustrates once again the advantage of the innovation.

Es zeigen :Show it :

1: einen Vertikalschnitt durch diese erfindungsgemäß neue Vorrichtung. Dargestellt ist ein Ausschnitt. 1 : A vertical section through this inventively new device. Shown is a section.

Wenn die Sonne auf die glasklare Wellplatte (2) scheint, dann treffen ihre Strahlen ganz oder teilweise auf die PV-Solarzellen (4). Diese sind auf dem Zwischenträger (3) befestigt.When the sun shines on the crystal clear corrugated sheet ( 2 ), then all or part of their rays strike the PV solar cells ( 4 ). These are on the intermediate carrier ( 3 ) attached.

Die Wellplatte (2) und der Zwischenträger (3) sind über Abstandhalter oder -leisten (7) auf der Wellplatte (1) befestigt, welche die Dachhaut bzw. die Wand eines Gebäudes darstellt, oder ebenfalls direkt auf dem Gebäude. Hierbei kann zusätzlich unter der Wellplatte (1) eine Isolierung (6) eingebracht werden.The corrugated plate ( 2 ) and the subcarrier ( 3 ) are via spacers or strips ( 7 ) on the corrugated sheet ( 1 ), which represents the roof skin or the wall of a building, or also directly on the building. In addition, under the corrugated plate ( 1 ) an insulation ( 6 ) are introduced.

Der Raum zwischen der Wellplatte (1) und der Wellplatte (2) ist dergestalt belüftet, dass die PV-Solarzellen (4) beidseitig gekühlt werden und die zwischen diesen Wellplatten (1, 2) austretende erwärmte Luft nutzbar wird.The space between the corrugated plate ( 1 ) and the corrugated plate ( 2 ) is ventilated in such a way that the PV solar cells ( 4 ) are cooled on both sides and between these corrugated sheets ( 1 . 2 ) emerging heated air is available.

Um das von den PV-Solarzellen (4) reflektierte Sonnenlicht nutzen zu können, sollte der Winkel (5) einen bestimmten Mindestwert nicht unterschreiten.To get that from the PV solar cells ( 4 ) to be able to use reflected sunlight, the angle ( 5 ) do not fall below a certain minimum value.

Die Höhe der PV-Solarzellen (4) ist hierbei variabel (8).The height of the PV solar cells ( 4 ) is variable ( 8th ).

Claims (10)

Vorrichtung zur Wandlung solarer Strahlungsenergie, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer oberen, glasklaren Wellplatte (2) und einer unteren Wellplatte (1) PV-Solarzellen (4) und/oder Absorberbleche (4) über einen Zwischenträger (3) oder direkt auf der unteren Wellplatte (1) so angeordnet und befestigt sind, dass die durch die obere Wellplatte (2) einfallende solare Strahlung über eine oder mehrere dieser PV-Solarzellen (4) und/oder Absorberbleche (4) elektrischen Strom erzeugt und/oder Nutzwärme mit der Massgabe, dass hierbei die Größe der PV-Solarzellen (4) bzw. der Absorberbleche (4) je nach Einsatzfall verändert werden kann (8).Device for converting solar radiation energy, characterized in that between an upper, crystal-clear corrugated plate ( 2 ) and a lower corrugated plate ( 1 ) PV solar cells ( 4 ) and / or absorber sheets ( 4 ) via an intermediate carrier ( 3 ) or directly on the lower corrugated plate ( 1 ) are arranged and fixed so that the through the upper corrugated plate ( 2 ) incident solar radiation via one or more of these PV solar cells ( 4 ) and / or absorber sheets ( 4 ) generates electrical power and / or useful heat with the proviso that in this case the size of the PV solar cells ( 4 ) or the absorber sheets ( 4 ) can be changed depending on the application ( 8th ). Vorrichtung nach Schutzanspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (3) direkt oder über Abstandhalter (7) auf der Wellplatte (1) oder auf dem Untergrund unter der Wellplatte (1) befestigt ist.Device according to protection claim 1), characterized in that the intermediate carrier ( 3 ) directly or via spacers ( 7 ) on the corrugated sheet ( 1 ) or on the underground under the corrugated sheet ( 1 ) is attached. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der unteren Wellplatte (1) eine Wärmedämmung (6) angebracht sein, welche vorzugsweise aus Mineralfaser oder Schaumstoff hergestellt ist.Device according to protection claim 1), characterized in that below the lower corrugated plate ( 1 ) a thermal insulation ( 6 ), which is preferably made of mineral fiber or foam. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass die PV-Solarzellen (4) und/oder die Absorberbleche (4) in einem bestimmten Winkel (5) zur Horizontalen angeordnet sind, wobei dieser Winkel (5) vorzugsweise mindestens 45° Grad beträgt.Device according to protection claim 1), characterized in that the PV solar cells ( 4 ) and / or the absorber sheets ( 4 ) at a certain angle ( 5 ) are arranged to the horizontal, this angle ( 5 ) is preferably at least 45 degrees. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass die obere Wellplatte (2) und die untere Wellplatte (1) die gleiche Geometrie in den Abmessungen aufweisen, hierbei vorzugsweise diejenige, welche früher in den Wellplatten aus Asbestzement verwendet wurde, z. B. „Sinus 5„. Device according to protection claim 1), characterized in that the upper corrugated plate ( 2 ) and the lower corrugated plate ( 1 ) have the same geometry in the dimensions, here preferably that which was previously used in the corrugated sheets of asbestos cement, z. B. "Sinus 5". Vorrichtung nach Schutzanspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (3) einteilig und mehrteilig sein kann.Device according to protection claim 1), characterized in that the intermediate carrier ( 3 ) can be one-piece and multi-part. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass durch den Zwischenraum zwischen der oberen Wellplatte (2) und der unteren Wellplatte (1) ein Gas, vorzugsweise Luft, geführt werden kann, mit der Massgabe, dass hierdurch die PV-Solarzellen (4) und/oder die Absorberbleche (4) gekühlt werden und die Wärme dieses Gases nach dem Austritt aus der Vorrichtung nutzbar ist.Device according to protection claim 1), characterized in that through the intermediate space between the upper corrugated plate ( 2 ) and the lower corrugated plate ( 1 ), a gas, preferably air, can be guided, with the proviso that thereby the PV solar cells ( 4 ) and / or the absorber sheets ( 4 ) and the heat of this gas is usable after exiting the device. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass die obere, glasklare Wellplatte (2) vorzugsweise aus glasklarem Acryl oder lichtdurchlässigem Polycarbonat, PVC oder GfK hergestellt ist.Device according to protection claim 1), characterized in that the upper, crystal-clear corrugated plate ( 2 ) is preferably made of clear acrylic or translucent polycarbonate, PVC or GfK. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1) dadurch gekennzeichnet, dass die untere Wellplatte (1) auch als ebene Platte oder als ebene, strukturierte Platte ausgeführt sein kann und vorzugsweise aus Blech oder GfK hergestellt ist.Device for protection claim 1), characterized in that the lower corrugated plate ( 1 ) can also be designed as a flat plate or as a flat, structured plate and is preferably made of sheet metal or GRP. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (3) in einteiliger Ausführung vorzugsweise aus GfK-Platten, beschichtetem Blech oder eloxiertem Aluminium besteht ansonsten aber aus Blech.Device according to protection claim 1), characterized in that the intermediate carrier ( 3 ) in one-piece design preferably made of GRP boards, coated sheet metal or anodized aluminum but otherwise consists of sheet metal.
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