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Die
Erfindung betrifft eine Photovoltaikanlage, mit wenigstens einer
Solarzelle, und mit zumindest einem nachgeordneten Schaltelement,
welches zur Änderung der Stromrichtung und Darstellung
eines Energieerzeugungs- oder Heizmodus eingerichtet ist.
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Photovoltaikanlagen,
die unter Rückgriff auf eine oder mehrere Solarzellen kurzwellige
Strahlungsenergie, in der Regel Sonnenlicht, direkt in elektrische
Energie umwandeln, sind in vielfältiger Art und Weise bekannt.
Diese Tatsache beruht im Wesentlichen auf dem hiermit genutzten
photovoltaischen Effekt, welcher einen Sonderfall des inneren photoelektrischen
Effektes beschreibt. Tatsächlich sind Solarzellen üblicherweise
aus Halbleitermaterialien aufgebaut und funktionieren ähnlich
wie großflächige Photodioden. Im Unterschied zu
diesen werden Solarzellen jedoch nicht als Strahlungsdetektor, sondern
als elektrische Stromquelle betrieben.
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Dabei
machen sich Solarzellen die Besonderheit von Halbleitern zu Nutze,
dass durch zugeführte Energie in Form der elektromagnetischen Strahlung
(Sonnenlicht) freie Ladungsträger (Elektronen und Löcher)
erzeugt werden. Um aus diesen Ladungen einen elektrischen Strom
zu generieren, ist ein internes elektrisches Feld nötig,
welches durch einen p-n-Übergang in dem Halbleiter erzeugt
wird.
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Da
die eingestrahlte kurzwellige elektromagnetische Strahlung bzw.
das Sonnenlicht in Halbleitern mit zunehmender Eindringtiefe exponentiell schwächer
wird, muss der fragliche p-n-Übergang möglichst
nahe an der Oberfläche angesiedelt sein. Zu diesem Zweck
wird regelmäßig eine dünne Oberflächenschicht
stark n-dotiert, während die dicke Schicht darunter schwach
p-dotiert wird. Wenn in der Übergangszone im Bereich des
p-n-Überganges nun Photonen einfallen und Elektronen-Loch-Paare durch
den Photoeffekt erzeugen, so werden durch das elektrische Feld die
Löcher zum untenliegenden p-Material beschleunigt, wohingegen
die Elektronen umgekehrt zum n-Kontakt auf der sonnenzugewandten
Oberfläche beschleunigt werden.
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Zwar
geht bei diesem Vorgang ein Teil der Ladungsträger durch
Rekombination oder auch durch Wärme verloren. Der verbleibende
Photostrom kann aber direkt von einem Verbraucher genutzt, in einem
Akkumulator zwischengespeichert oder beispielsweise mit Hilfe eines
Wechselrichters in ein Stromnetz eingespeist werden. Bei gebräuchlichen Solarzellen
aus beispielsweise kristallinem Silizium liegt die elektrische Ausgangsspannung
bei maximaler Leistung in etwa im Bereich von ca. 0,5 Volt.
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Derartige
Photovoltaikanlagen haben sich grundsätzlich bewährt.
In diesem Zusammenhang kennt man auch die Verschaltung einzelner
Solarzellen bzw. Solarzellenmodulen in Parallel- oder Reihenschaltung
entsprechend der
DE
10 2005 021 152 B4 , um insgesamt die Ausgangsspannung zu
erhöhen. Tatsächlich wird beispielsweise durch
die Reihenschaltung von gleichartigen oder identischen Modulen respektive
Solarzellen eine Ausgangsspannung zur Verfügung gestellt,
die einem ganzzahligen Vielfachen der Spannung einer Einzelzelle
bzw. eines Einzelmoduls entspricht.
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Bei
solchen Solarzellen respektive Solarzellenmodulen besteht ein Problem
dergestalt, dass die eingestrahlte Lichtleistung beispielsweise
im Winter dann stark abnimmt, wenn die betreffende Solarzelle mit
einer Schneeschicht oder Eisschicht abgedeckt ist. Dadurch sinkt
die von der jeweiligen Solarzelle erzeugte elektrische Leistung
mehr oder minder stark. Hier hat es in der Vergangenheit entsprechend
der
DE 10 2006
032 876 A1 bereits Ansätze gegeben, mit einer
zusätzlichen Heizung zu arbeiten, um die Schneebedeckung
kurzfristig abzuschmelzen.
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Im
Rahmen der gattungsbildenden Lehre nach der
DE 10 2006 004 712 A1 wird
so vorgegangen, dass die Stromrichtung von Solarstrommodulen zu
Heizzwecken umgedreht wird. In diesem Fall arbeitet die jeweilige
Solarzelle als Verbraucher, und zwar als Flächenheizung.
Hierdurch lässt sich die Bildung einer Schnee- bzw. Eisschicht
grundsätzlich verhindern. – Eine überzeugende
Lösung, um Schneefreiheit automatisch zu gewährleisten,
wird jedoch nicht zur Verfügung gestellt.
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Der
Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige
Photovoltaikanlage so weiter zu entwickeln, dass ein automatischer
und dauerhafter Betrieb unter Berücksichtigung einer maximalen
Energieausbeute zur Verfügung gestellt wird.
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Zur
Lösung dieser technischen Problemstellung ist bei einer
gattungsgemäßen Photovoltaikanlage vorgesehen,
dass ein oder mehrere Sensoren bspw. zur Aufnahme wettersensibler
Daten wie Außentemperatursensor, Schneefallssensor etc.
vorgesehen sind, wobei die Sensoren bzw. der jeweilige Sensor und
das Schaltelement an eine gemeinsame Steueranlage angeschlossen
sind, die das Schaltelement je nach mittels des Sensors erfasster
Messwerte entweder in den Einspeisemodus bzw. Energieerzeugungsmodus
oder den Heizmodus überführt.
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Auf
diese Weise lässt sich zunächst einmal ein automatischer
Betrieb der erfindungsgemäßen Photovoltaikanlage
darstellen, der bisher in dieser Konsequenz keinen Niederschlag
im Stand der Technik gefunden hat. Denn mit Hilfe der Steueranlage wird
sichergestellt, dass das Schaltelement zur Änderung der
Stromrichtung und Darstellung des Energieerzeugungs- oder Heizmodus
von der Steueranlage beaufschlagt wird, und zwar je nach mittels
des jeweiligen Sensors erfasster Messwerte. Tatsächlich sorgt
die Steuer anlage dafür, dass das Schaltelement entweder
in den Energieerzeugungsmodus oder den Heizmodus überführt
wird. Im Energieerzeugungsmodus sorgt die Solarzelle unter Berücksichtigung
des bereits beschriebenen photovoltaischen Effektes dafür,
dass das einfallende Sonnenlicht bzw. kurzweilige Strahlungsenergie
in elektrische Energie umgewandelt und in einen Solarzellenstromkreis überführt
wird. In diesem Energieerzeugungsmodus gibt die eine oder geben
die mehreren Solarzellen folglich elektrische Energie ab, die von
einem Zähler registriert und vergütet wird. Dagegen fungiert
die eine oder fungieren die mehreren Solarzellen als elektrische
Verbraucher respektive Flächenheizung für den
Fall, dass die Steueranlage das Schaltelement in den Heizmodus überführt.
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Tatsächlich
sorgt die Steueranlage in diesem Heizmodus dafür, dass
an die jeweilige Solarzelle eine Gleichspannung angelegt wird. Dadurch
fließt durch die Solarzelle von außen Strom, und
zwar durch einen Einspeisestromkreis. Auf diese Weise kommt es zu
einem so genannten Rückstrom oder einer Rückeinspeisung
von Energie. Da die jeweilige Solarzelle in dem betreffenden Heizmodus
rückwärts bestromt wird und letztlich wie eine
oder mehrere in Sperrrichtung beaufschlagte Photodioden funktioniert,
wird deutlich, dass durch diese so genannte Rückstromheizung
Verlustwärme im Inneren der Solarzelle entsteht. Dabei
wird in der Regel mit einem rückwärtsgerichteten
Strom gearbeitet, der bis zur ca. 80% oder 90% der Nennleistung
bzw. des Nennstromes der jeweiligen Solarzelle beträgt,
um auf jeden Fall einen Schaden respektive eine irreversible Zerstörung
des jeweiligen p-n-Überganges bzw. der Solarzelle zu verhindern.
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Jedenfalls
werden an bzw. in der zugehörigen Solarzelle Temperaturen
beobachtet, die aufgrund der erzeugten Verlustleistung respektive
Wärmeenergie deutlich oberhalb von 0°C angesiedelt sind
und folglich zum kurzfristigen Abtauen einer etwaigen Schneeschicht
korrespondieren. Meistens werden Temperaturen im Bereich zwischen
1°C und 5°C, vorzugsweise ca. 3°C an
der Oberfläche der jeweiligen Solarzelle erzeugt. Das kann
mit Hilfe des einen oder der mehreren Außentemperatursensoren bzw.
allgemein Sensoren messen werden. Dabei ist der Stromverbrauch für
das Abtauen gering und die hierfür benötigten
elektrische Energie wird regelmäßig in wenigen
Tagen (im Allgemeinen weniger als vier Tagen) wieder erzeugt. Damit
kann unter dem Strich der Wirkungsgrad über die Dauer eines
Jahres gesehen in hiesigen Breiten deutlich gesteigert werden. Denn
durch das Abtauen werden etwaige Abschattungseffekte oder auch Lichtverluste
beim Einkoppeln des Sonnenlichtes in die Solarzelle durchgängig
und über das Jahr gesehen dauerhaft vermieden.
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In
diesem Zusammenhang hat es sich besonders bewährt, wenn
die fragliche Photovoltaikanlage auf einem Dach bzw. Hausdach montiert
ist. Denn mit Hilfe der Steueranlage in Verbindung mit dem einen
oder den mehreren Sensoren sowie dem einen oder den mehreren Schaltelementen
lässt sich die Photovoltaikanlage und damit das Hausdach überwiegend
schneefrei halten. Auf diese Weise entfallen die sonst bei der statischen
Berechnung von Hausdächern zu berücksichtigenden
Schneelasten und müssen lediglich die durch die Anbringung
der Photovoltaikanlage verursachten dauerhaften Dachlasten Berücksichtigung
finden. Diese liegen deutlich unterhalb derjenigen Lasten, die üblicherweise
bei einer auf dem Dach befindlichen Schneedecke beobachtet werden.
Tatsächlich beträgt das Flächengewicht
der erfindungsgemäßen Photovoltaikanlage ca. 10
bis 15 kg/m2, wohingegen je nach geografischem Einsatzort
und damit verbundenem Schneeanfall Schneelasten von bis zu 50 oder
60 kg/m2 beherrscht werden müssen.
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Erfindungsgemäß reicht
es nun aus, das entsprechende und mit der beschriebenen Photovoltaikanlage
ausgerüstete Dach oder allgemein eine Unterstützungsfläche
lediglich so auszulegen, dass die Photovoltaikanlage sicher aufgenommen
werden kann. Eine zusätzliche Schneelast und deren statische
Berücksichtigung kann demgegenüber entfallen.
Denn die erfindungsgemäße Photovoltaikanlage hält
die einzelne Solarzelle bzw. die mehreren zusammengeschalteten Solarzellenmodule
komplett schneefrei. Dadurch kann beispielsweise im Rahmen der Nachrüstung
bestehender Dächer, insbesondere von Hallendächern,
sichergestellt werden, dass diese nicht unter etwaigen und bisher
kaum zu beherrschenden Schneelasten zusammenbrechen. Denn mit Hilfe
der betreffenden Photovoltaikanlage wird nicht nur elektrische Energie
erzeugt und durch Einspeisung in den Solarzellenstromkreis vergütet,
sondern das Dach schnee- und frostfrei gehalten. Das gelingt, ohne
das weitere Heizkomponenten eingesetzt werden müssen. Dadurch
wird im Ergebnis eine Schneeabwehrsystemschaltung für Photovoltaikmodulgeneratoren
durch Rückeinspeisung und Nutzung der Wärmerückgewinnung
der Einzelzellen zur Verfügung gestellt.
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In
diesem Zusammenhang versteht es sich, dass der im Heizmodus der
jeweiligen Solarzelle zugeführte Strom mittels beispielsweise
eines Strombegrenzers limitiert ist, um Schädigungen der
Solarzelle zu vermeiden. Meistens wird so vorgegangen, dass ein
oder mehrere Sensoren die Oberflächentemperatur der jeweiligen
Solarzelle – wenigstens im Heizmodus – erfassen.
Je nach den in die Steueranlage eingespeisten Werten der Oberflächentemperatur
sorgt dann die Steueranlage unter Berücksichtigung des Strombegrenzers
dafür, dass die besagte Temperatur im angegebenen Bereich
gehalten wird (ca. 1°C bis 5°C). Das kann im Sinne
einer Regelung erfolgen.
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Nach
vorteilhafter Ausgestaltung verfügt die jeweilige Solarzelle über
eine Neigung gegenüber der Horizontalen respektive der
Unterstützungsfläche. Dabei ist die Neigung meistens
so bemessen, dass Neigungswinkel im Bereich von 10° bis
30°, vorzugsweise 15° bis 25° eingestellt
werden. Meistens haben sich sogar Neigungswinkel von ca. 15° oder 20° als
besonders günstig erwiesen. Denn bei einem solchen Neigungswinkel
ist sichergestellt, dass der Schnee respektive die auf der Solarzelle
befindliche Eisschicht sicher auf einem zwischen dem Schnee respektive
der Eisschicht und der Solarzelle zuerst gebildeten Flüssigkeitsfilm
von der Solarzelle hinabgleitet. D. h., ein solcher Neigungswinkel
gewährleistet, dass sich nicht beispielsweise Schnee oder
Eis am unteren gefälleendseitigen Rand oder der Kante der
Solarzelle bildet und sammelt. Anders ausgedrückt, zeichnen
sich derart geneigte Solarzellen durch einen ausgeprägten
Selbstreinigungseffekt aus. Außerdem wird sichergestellt,
dass die jeweilige Solarzelle nach dem beschriebenen Abtauen sowohl eis-
als auch schneefrei ausgebildet ist. Dadurch kann unmittelbar wieder
in den Energieerzeugungsmodus umgeschaltet werden. Hierzu mag die
erfindungsgemäße Photovoltaikanlage mit Hilfe
des Schnellfallsensors zuvor festgestellt haben, dass keine Schnee-
oder Eisschicht mehr auf der Oberfläche vorhanden ist.
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Um
dies im Detail zu ermöglichen, ist der fragliche Schneefallsensor üblicherweise
als Lichtschranke ausgebildet und mag als Infrarot-Lichtschranke
ausgelegt sein. Dabei ist der fragliche Schneefallsensor bzw. die
Lichtschranke im Regelfall an der gefälleendseitigen Kante
der jeweiligen Solarzelle angeordnet. Auf diese Weise kann mit Hilfe
des Schneefallsensors bzw. der an dieser Stelle realisierten Lichtschranke
unschwer festgestellt werden, ob an der fraglichen gefälleendseitigen
Kante der Solarzelle noch Schnee oder Eis vorhanden ist oder nicht. Üblicherweise
wird sich an dieser Kante Schnee oder Eis sammeln, welches zuvor
geschmolzen ist. Sollte der Schneefallsensor kein diesbezügliches
Signal mehr erzeugen, so bedeutet dies, dass die fragliche Solarzelle
komplett schnee- und eisfrei ist. Eine entsprechendes Signal wird
von der Steueranlage nun dahingehend (in Verbindung mit weiteren
Vorgaben) interpretiert, dass grundsätzlich in den Energieerzeugungsmodus
wieder zurückgeschaltet werden kann.
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An
dieser Stelle wertet die Steueranlage meistens noch weitere Informationen
und Sensoren aus. So ist meistens in der Steueranlage ein orts- und/oder
jahreszeitspezifisches Profil hinterlegt. Das ortsspezifische Profil
berücksichtig beispielsweise durchschnittliche Schneefallmengen
am Ort der Aufstellung, und zwar kalenderzeitabhängig.
Entsprechende Werte fließen auch in das jahreszeitspezifische
Profil ein, welches der Steueranlage das exakte kalendarische Datum
vorgibt, zusammen mit einer Prognose dahingehend, ob an dem betreffenden
Kalendertag mit Schneefall zu rechnen ist und bejahendenfalls mit
wie viel Zentimetern.
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Je
nach diesen Vorgaben wird die Steueranlage in einen aktivierten
oder deaktivierten Zustand überführt. Der aktivierte
Zustand ist zugleich noch daran gekoppelt, dass die Außentemperatur
in einem bestimmten Temperaturintervall angesiedelt ist, beispielsweise
zwischen –20°C und +10°C beträgt.
Sofern eine dieser Bedingungen nicht erfüllt ist, wird
die Steueranlage auch nicht aktiviert.
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Befindet
sich dagegen die Steueranlage im aktivierten Zustand, d. h. ist
je nach ortsspezifischem Profil und jahreszeitspezifischem Profil
mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit an dem fraglichen Kalendertag
mit Schneefall zu rechnen (beispielsweise beträgt die Wahrscheinlichkeit
mehr als 30%) und befindet sich die Temperatur im vorgegebenen Temperaturintervall
(–20°C bis +10°C) so führt eine
ständige Abfrage des Schneefallsensors dazu, dass einzelne oder
alle Solarzellen bedarfsweise beheizt werden.
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Tatsächlich
ist die Auslegung nämlich so getroffen, dass mehrere Solarzellen
zu einzelnen Solarzellensektoren bzw. Solarzellenmodulen zusammengefasst
sind. Die einzelnen Solarzellensektoren können jeweils
separat mit einem Schaltelement ausgerüstet sein. Wie bereits
beschrieben, dient das Schaltelement zur Darstellung des Energieerzeugungs- oder
des Heizmodus. Dadurch besteht die Möglichkeit, beispielsweise
ein mit Hilfe der erfindungsgemäßen Photovoltaikanlage
ausgerüstetes Dach lediglich partiell mit Hilfe der Steueranlage
so zu beaufschlagen, dass nur einzelne ausgewählte Solarzellensektoren
in den Heizmodus überführt werden, wohingegen
andere benachbarte Solarzellensektoren unverändert im Energieerzeugungsmodus
betrieben werden.
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Die
jeweilige Unterscheidung der einzelnen Solarzellensektoren kann
nun im beschriebenen Beispielfall anhand des Signals des Schneefallsensors bei
ansonsten gleichen Vorgaben (übereinstimmendes ortsspezifisches
Profil und jahreszeitspezifisches Profil sowie gemeinsame Außentemperatur)
vorgenommen werden. Wenn beispielsweise der den jeweiligen Solarzellen
respektive den einzelnen Solarzellensektoren zugeordnete Schneefallsensor
bei einem Solarzellensektor eine Schnee- oder Eisschicht auf der
Oberfläche erkennt und bei dem anderen Solarzellensektor
nicht, so sorgt die Steueranlage dafür, dass lediglich
der Solarzellensektor mit der Schnee- oder Eisbedeckung von dem
Energieerzeugungsmodus in den Heizmodus umgeschaltet wird. Außerdem mag
die Steueranlage dafür sorgen, dass die einzelnen Solarzellensektoren
je nach Signal des Schneefallsensors sukzessive oder auch getrennt
voneinander in den Energieerzeugungsmodus zurücküberführt
werden, und zwar je nach der jeweils erreichten Schnee- oder Eisfreiheit.
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Auf
diese Weise lässt sich gleichsam eine Abtauautomatik realisieren,
die flexibel und bedarfsgerecht einzelne Solarzellen respektive
Solarzellensektoren bzw. Solarzellenmodule beaufschlagt und je nach
den dortigen Vorgaben in den Heizmodus oder den Energieerzeugungsmodus überführt.
Zu diesem Zweck ist es lediglich erforderlich, dass die einzelnen Solarzellensektoren
mit einem separaten Schaltelement und auch einem separaten Schneefallsensor ausgerüstet
sind, um die getrennte Beaufschlagung realisieren zu können.
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Dagegen
wird man im Allgemeinen auf einen gemeinsamen Außentemperatursensor
für die gesamte Photovoltaikanlage zurückgreifen
können. Denn gravierende Schwankungen der Außentemperatur über
die gesamte Fläche der Photovoltaikanlage gesehen, dürften
eher unwahrscheinlich sein. Gleichwohl ist es natürlich
denkbar und liegt im Rahmen der Erfindung, mit mehreren Außentemperatursensoren
zu arbeiten, falls tatsächlich in unterschiedlichen Bereichen
der Photovoltaikanlage mit voneinander abweichenden Außentemperaturen
zu rechnen ist. Jedenfalls werden die einzelnen Solarzellensektoren
im Regelfall mit Hilfe der Steueranlage im Sinne einer Intervalleinschaltung
vom Energieerzeugungsmodus in den Heizmodus überführt.
Das Gleiche gilt für die umgekehrte Vorgehensweise.
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Diese
Intervalleinschaltung respektive Umschaltung stellt sicher, dass
der Strombedarf im Heizmodus nicht schlagartig ansteigt bzw. absinkt,
sondern einer Stufenfunktion folgt. Dabei wird man meistens so vorgehen,
dass zunächst der Solarzellensektor beaufschlagt wird,
welcher im Bereich des zugehörigen Schneesensors die größte
Schichtdicke der Schnee- oder Eisdecke aufweist. Danach wird der Solarzellensektor
mit der Schnee- oder Eisdecke und einer demgegenüber geringeren
Schichtstärke beaufschlagt usw.
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Die
Abschaltung des jeweiligen Solarzellensektors bzw. des Solarzellenmoduls
erfolgt dann nach Maßgabe der mit Hilfe der Rückeinspeisung
an seiner Oberfläche gemessenen Temperatur. Dabei mag jedem
einzelnen Solarzellensektor wenigstens ein Sensor zur Messung seiner
Oberflächentemperatur zugeordnet sein. D. h. jeder Solarzellensektor bzw.
jedes Solarzellenmodul ist mit einem eigenen Schaltelement und wenigstens
einem Sensor zur Messung der Oberflächentemperatur ausgerüstet. Dadurch
kann der jeweilige Solarzellensektor individuell vom Energieerzeugungsmodus
in den Heizmodus und zurück überführt
werden.
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Die
erfindungsgemäße Photovoltaikanlage kann beispielsweise
aufgeständert auf einem Flachdach oder einem Schrägdach
angebracht werden. Dadurch lässt sich die unverändert
vorhandene Dachoberfläche problemlos dazu nutzen, von den einzelnen
Solarzellen ablaufendes Tauwasser abzuführen. Es ist aber
auch möglich, dass der jeweiligen Solarzelle bzw. den mehreren
Solarzellen wenigstens eine beheizbare Ablaufrinne zugeordnet ist.
Diese Ablaufrinne dient im Allgemeinen zur Aufnahme und Führung
von Tauwasser aber auch von Regenwasser. Meistens sind mehrere Solarzellen
zu einem Solarzellenmodul bzw. einem Solarzellensektor oder auch
einem Solarzellenstrang in Längsrichtung zusammengefasst.
Dabei kann einem solchen Solarzellenstrang eine gemeinsame Ablaufrinne
zugeordnet werden.
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Im
Regelfall ist die Ablaufrinne an der gefälleendseitigen
Kante der Solarzelle bzw. der Solarzellenmodule respektive des Solarzellenstranges
vorgesehen. Da an dieser gefälleendseitigen Kante zugleich
auch der Schneefallsensor montiert ist, finden sich dort Schneefallsensor
und Ablaufrinne in unmittelbarer Nachbarschaft. Tatsächlich
ist der Schneefallsensor meistens an der betreffenden gefälleendseitigen
Kante der Solarzelle angeordnet, und zwar mit seiner Abtastrichtung
entlang der Oberfläche der betreffenden Kante. Dagegen
schließt die Ablaufrinne an die fragliche gefälleendseitige
Kante unmittelbar an, so dass auf der Solarzelle gebildetes Tauwasser
unmittelbar in die Ablaufrinne fließt. Gleiches gilt für
Schnee- oder Eisreste, die auf einem Flüssigkeitsfilm in
die Ablaufrinne hineinrutschen.
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Damit
die Ablaufrinne das auf diese Weise gebildete Tauwasser respektive
den Schnee oder auch Eisbrocken zuverlässig abführen
kann, verfügt die Ablaufrinne vorteilhaft über
eine Rinnenheizung. Die Rinnenheizung mag von einer eigenen Steuereinheit
beaufschlagt werden. Meistens ist die Steuereinheit in die bereits
angesprochene Steueranlage integriert bzw. wird von dieser beaufschlagt.
Dabei wird man die Auslegung im Allgemeinen so treffen, dass bei
aktivierter Steueranlage nicht nur das Schaltelement vom Energieerzeugungsmodus
in den Heizmodus überführt wird. Sondern die der
Rinnenheizung zugeordnete Steuereinheit sorgt zugleich dafür, dass
flankierend die Rinnenheizung beaufschlagt wird, um sicherzustellen,
dass entstehendes Tauwasser unmittelbar, problemlos und vollständig
abgeführt wird. Meistens sorgt die Steuereinheit dafür, dass
die Rinnenheizung auch dann noch läuft bzw. beaufschlagt
wird, wenn das Schaltelement bereits wieder in den Energieerzeugungsmodus
umgeschaltet worden ist.
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Im
Einzelnen weist die Rinnenheizung hierzu ein oder mehrere Widerstandsdrähte
auf. Dabei mag die Rinnenheizung in die Ablaufrinne integriert sein. Nach
vorteilhafter Ausgestaltung ist die Rinnenheizung an einer Innenwandung
der Ablaufrinne angebracht. Selbstverständlich lassen sich
auch beide Varianten miteinander kombinieren.
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Die
Anbringung der Rinnenheizung an der Innenwandung der Ablaufrinne
erfolgt meistens dergestalt, dass der fragliche Widerstandsdraht
beispielsweise mit Hilfe einer wärmeleitenden Folie an der
fraglichen Innenwandung befestigt wird. Bei dieser Folie mag es
sich um eine selbstklebende Metallfolie, insbesondere eine selbstklebende
Alufolie, handeln. Auf diese Weise wird die von dem betreffenden
Widerstandsdraht erzeugte Abwärme großflächig
in die Metallfolie überführt und strömt
von der Metallfolie ebenfalls großflächig in die
Ablaufrinne hinein, die hierdurch ein insgesamt homogenes Temperaturprofil
aufweist. Dadurch ist sichergestellt, dass praktisch die gesamte
Ablaufrinne beheizt wird, obwohl lediglich ein geringer Bereich
in deren Längserstreckung (der Widerstandsdraht) tatsächlich
eine Erwärmung erfährt.
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Im
Ergebnis wird eine Photovoltaikanlage zur Verfügung gestellt,
mit deren Hilfe sich nicht nur der Gesamtwirkungsgrad über
ein Jahr gesehen deutlich steigern lässt. Sondern die Photovoltaikanlage
eröffnet einen beträchtlichen Zusatz nutzen dergestalt,
dass bei ihrer Anbringung auf einem Hausdach die in der Regel zusätzlich
für die statische Auslegung zu berücksichtigende
Schneelast nicht mehr auftritt. Das gelingt dadurch, dass ein quasi
vollautomatisches Abtausystem zur Verfügung gestellt wird. Dadurch,
dass die jeweilige Solarzelle zuverlässig schnee- und eisfrei
gehalten wird, kann die erforderliche Dachlast respektive die Auslegung
eines zugehörigen Daches darauf beschränkt werden,
die fragliche Photovoltaikanlage aufnehmen zu können.
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Im Übrigen
hat es sich bewährt, wenn das Schaltelement den Solarzellenstromkreis
von dem Einspeisestromkreis galvanisch trennt. Mit Hilfe der galvanischen
Trennung wird sichergestellt, dass beispielsweise Ladungsträger
vom Solarzellenstromkreis nicht in den Einspeisestromkreis oder
zurück fließen können. Diese galvanische
Trennung des Solarzellenstromkreises von dem Einspeisestromkreis ist
im Zusammenhang mit dem Betrieb des Schaltelementes zu sehen, welches
die Solarzelle entweder in den Energieerzeugungsmodus oder den Heizmodus überführt.
Eine gleichzeitige Energieerzeugung und Heizung ist also nicht möglich.
Dadurch werden Verluste auf ein Minimum reduziert und insbesondere eine
Rekombination der Ladungsträger verhindert.
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Im
Detail verfügt das Schaltelement über einen Wechselrichter,
welcher im Energieerzeugungsmodus die von der Solarzelle gelieferte
elektrische Energie umwandelt. Im Regelfall sorgt der Wechselrichter
dafür, dass die von der jeweiligen Solarzelle abgegebene
Gleichspannung in eine Wechselspannung umgewandelt wird, die unmittelbar
in einen externen Stromkreis eingespeist und vergütet wird.
Neben dem Wechselrichter weist das Schaltelement ein Stromversorgungselement
auf. Dieses dient zur Stromversorgung der Solarzelle im Heizmodus.
Dabei werden der Wechselrichter einerseits und das Stromversorgungselement
andererseits wechselweise betrieben und ist aufgrund der galvanischen
Trennung ein gemeinsamer Betrieb ausdrücklich nicht möglich.
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Für
das Umschalten zwischen dem Wechselrichter und dem Stromversorgungselement
mag zusätzlich ein Schalter dienen, bei welchem es sich
vorteilhaft um ein Relais oder einen vergleichbaren Schalter (Thyristor)
handelt. Dieses Relais wird unmittelbar von der Steueranlage beaufschlagt.
Je nach seiner Stellung befindet sich das Schaltelement entweder
im Energieerzeugungsmodus, in welchem die von der jeweiligen Solarzelle
erzeugte elektrische Energie mit Hilfe des Wechselrichters umgewandelt wird
und in den externen Stromkreis eingespeist wird. Oder der Wechselrichter
ist nicht in Betrieb und wird demgegenüber das Stromversorgungselement
zur Stromversorgung der Solarzelle beaufschlagt. Dann befindet sich
das Schaltelement bzw. die Solarzelle im Heizmodus. In diesem Fall
wird das Stromversorgungselement mit elektrischer Energie aus dem
externen Stromkreis versorgt.
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Der
Schalter zum Umschalten zwischen dem Wechselrichter und dem Stromversorgungselement ist
dabei so ausgelegt, dass der beschriebene Umschaltvorgang funkenfrei
vonstattengeht. Dabei ist die Auslegung so getroffen, dass der Schalter
jeweils mit einer (einstellbaren) Verzögerung arbeitet.
D. h., nach Beendigung des Betriebes des Wechselrichters wird nicht
unmittelbar vom Energieerzeugungsmodus in den Heizmodus umgeschaltet,
sondern mit der (einstellbaren) Verzögerung. Das Gleiche
gilt im umgekehrten Fall. Auf diese Weise wird der Wechselrichter
im Energieerzeugungsmodus zunächst von der äußeren
Wechselspannung getrennt und wird erst dann die Gleichspannung aus
dem Stromversorgungselement für den Heizmodus mit der angegebenen
Verzögerung zugeschaltet. Vergleichbares gilt für
den umgekehrten Vorgang. D. h., nach Beendigung des Heizbetriebes
bzw. des Heizmodus wird mit Hilfe des Schalters das Stromversorgungselement zunächst
abgeschaltet und dann unter Berücksichtigung der (einstellbaren)
Verzögerung auf den Energieer zeugungsmodus zurückgeschaltet
und der Wechselrichter mit dem externen Stromversorgungsnetz verbunden.
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Gleichzeitig
mag das Stromversorgungselement für die elektrische Energieversorgung
der Rinnenheizung sorgen. Dabei ist die Auslegung meistens so getroffen,
dass die Rinnenheizung unmittelbar im Heizmodus des Schaltelementes
eine Beaufschlagung erfährt. Dagegen werden die einzelnen Solarzellen
respektive die einzelnen Solarzellensektoren erst sukzessive mit
elektrischer Energie bzw. Gleichspannung beaufschlagt und fungieren
als Flächenheizung. Dadurch wird die erforderliche und
einzuspeisende elektrische Energie sukzessive erhöht und
es kommt zu der Intervalleinschaltung.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert;
Die
einzige Figur zeigt die erfindungsgemäße Photovoltaikanlage
in einer schematischen Übersicht.
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In
der Figur ist eine Photovoltaikanlage dargestellt, die mit mehreren
Solarzellen 1 ausgerüstet ist. Tatsächlich
sind die jeweiligen Solarzellen 1 zu Solarzellensektoren
bzw. Solarzellenmodulen 2 zusammengefasst. Im Rahmen des
Ausführungsbeispiels erkennt man zwei Solarzellenmodule
bzw. zwei Solarzellensektoren 2 respektive zwei Solarzellenstränge 2.
Selbstverständlich ist es denkbar, mit noch mehr Solarzellensektoren
respektive Solarzellenmodulen 2 zu arbeiten. Das hängt
letztlich von der gewünschten Menge an mit Hilfe der Solarzellen 1 erzeugter
elektrischer Energie ab.
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Im
dargestellten Beispielfall sind die jeweiligen Solarzellen 1 respektive
Solarzellenmodule 2 auf einem Dach, vorliegend einem Flachdach 3 angeordnet.
Das ist selbstverständlich nicht zwingend. Denn die Solarzellen 1 könnten
auch auf einem geneigten Dach oder allgemein einer Unterstützungsfläche 3 montiert
werden. Um auch im Falle des dargestellten Daches respektive Flachdaches
oder Hausdaches 3 sicherzustellen, dass abtauender Schnee
oder abtauendes Eis zuverlässig von den einzelnen Solarzellen 1 hinabgleitet,
verfügen die einzelnen Solarzellen 1 respektive
Solarzellenmodule oder Solarzellensektoren 2 über
eine Neigung mit dem Neigungswinkel α gegenüber
dem Flachdach 3 respektive einer hierdurch definierten
Horizontalen.
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Diese
Neigung lässt sich anhand des Neigungswinkels α bestimmen,
der im Rahmen des Beispiels zwischen 10° und 30° angesiedelt
sein mag. Vorliegend beträgt der Neigungswinkel α ca.
20°. Dadurch wird sichergestellt, dass schmelzender Schnee oder
schmelzendes Eis zuverlässig auf einem zwischen dem Schnee
oder dem Eis und der jeweiligen Solarzelle 1 gebildeten
Wasserfilm entlang der jeweiligen Solarzellen 1 rutscht
und nicht mehr auf der Oberfläche verbleibt. Das wird im
Einzelnen noch näher erläutert werden.
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Neben
den einzelnen Solarzellen 1 verfügt die Photovoltaikanlage über
wenigstens ein der jeweiligen Solarzelle 1 bzw. den mehreren
Solarzellen 1 bzw. dem jeweiligen Solarzellenmodus 2 nachgeordnetes
Schaltelement 4, 5, 6. Das fragliche
Schaltelement 4, 5, 6 kann die Stromrichtung ändern
und die Photovoltaikanlage insgesamt respektive die zugehörige
Solarzelle 1 in einen Energieerzeugungsmodus oder einen
Heizmodus überführen. Üblicherweise befindet
sich die jeweilige Solarzelle 1 und mit ihr die gesamte
Photovoltaikanlage im Energieerzeugungsmodus.
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Das
Schaltelement 4, 5, 6 setzt sich im Detail aus
einem Schalter 4 respektive einem an dieser Stelle realisierten
Relais 4, einem Stromversorgungselement 5 und
schließlich einem Wechselrichter 6 zusammen. Der
Wechselrichter 6 dient wie üblich dazu, die von
der Solarzelle 1 im Energieerzeugungsmodus ausgangsseitig
zur Verfügung gestellte Gleichspannung in eine Wechsel spannung
umzuwandeln, die unmittelbar unter Zwischenschaltung eines Stromzählers 7 an
ein elektrisches Energieversorgungsunternehmen 9 bzw. einen
zugehörigen externen Stromkreis 9 abgegeben wird.
Zu diesem Zweck formen der Wechselrichter 7 und der den
Ertrag der Solarzellen 1 messende Stromzähler 7 einen Solarzellenstromkreis 6, 7,
welcher dann von dem Relais 4 aktiviert ist, wenn sich
das Schaltelement 4, 5, 6 insgesamt bzw.
die zugehörige Solarzelle 1 im Energieerzeugungsmodus
befindet.
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Dagegen
korrespondiert der ebenfalls mit Hilfe des Relais 4 des
Schaltelementes 4, 5, 6 zu realisierende
Heizmodus des Schaltelementes 4, 5, 6 dazu,
dass vom Energieversorgungsunternehmen bzw. dem externen Stromkreis 9 unter
Zwischenschaltung eines weiteren Stromzählers 8 das
Stromversorgungselement 5 zur Stromversorgung der Solarzelle 1 beaufschlagt
wird. Bei dem Stromversorgungselement 5 handelt es sich
um einen Transformator inklusive Gleichrichter. Dieser wandelt die
eingangsseitige Wechselspannung vom Energieversorgungsunternehmen 9 in
eine Gleichspannung um, die zur Beaufschlagung der einen bzw. der
sämtlichen Solarzellen 1 benötigt wird.
Zugleich weist das Stromversorgungselement 5 (ausgangsseitig)
einen Strombegrenzer auf, welcher sicherstellt, dass der ausgangsseitige
Gleichstrom zur Beaufschlagung der Solarzellen 1 im Heizmodus
bspw. 80% des Nennstromes der Solarzellen nicht übersteigt.
Dadurch wird sichergestellt, dass die Solarzellen 1 im Heizmodus
nicht beschädigt werden, sondern lediglich als Flächenheizung
fungieren, wie dies einleitend im Detail beschrieben wurde.
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Wie
bereits erläutert, sorgt der Schalter 4 respektive
das an dieser Stelle realisierte Relais 4 dafür,
dass das Schaltelement 4, 5, 6 und demzufolge die
gesamte dargestellte Photovoltaikanlage entweder im Energieerzeugungsmodus
oder im Heizmodus betrieben wird. Dazu verbindet das Schaltelement 4 entweder
den Solarzellenstromkreis 6, 7 oder einen Einspeisestromkreis 5, 8 mit
den betreffenden Solarzellen 1. Das geschieht unter Berücksichtigung einer
(einstellbaren) Verzögerungszeit. D. h., beim Umschalten
von beispielsweise dem Solarzellenstromkreis 6, 7 zum
Einspeisestromkreis 5, 8 wird der Solarzellenstromkreis 6, 7 zunächst
von der Solarzelle 1 bzw. die Solarzelle 1 vom
externen Stromkreis 9 getrennt. Erst nach einer bestimmten
und einstellbaren Verzögerungszeit sorgt der Schalter 4 dafür,
dass die Solarzelle 1 mit dem Einspeisestromkreis 5, 8 verbunden
wird. Gleiches gilt für die umgekehrte Vorgehensweise.
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Im
Heizmodus sind die Solarzellen 1 nun jeweils in der Lage,
auf ihnen befindlichen Schnee oder eine etwaige Eisdecke zum Schmelzen
zu bringen. Denn durch die Beaufschlagung mit Hilfe der Gleichspannung
ausgangsseitig des Stromversorgungselementes 5 unter Berücksichtigung
der Strombegrenzung wird die jeweilige Solarzelle 1 dergestalt
beaufschlagt, dass der durch sie hindurchfließende Strom in
Verlustwärme umgewandelt wird, die ihrerseits für den
gewünschten Abtaueffekt sorgt.
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Zu
diesem Zweck sind mehrere Sensoren 10, 11 realisiert,
die an eine Steueranlage 12 angeschlossen sind. Bei den
Sensoren 10, 11 handelt es sich einerseits um
einen Außentemperatursensor 10 und andererseits
einen Schneefallsensor 11. Der Schneefallsensor 11 ist
als Lichtschranke ausgelegt, die mit Infrarotlicht arbeitet. Der
Schneefallsensor bzw. die Lichtschranke 11 befindet sich
an der gefälleendseitigen Kante der Solarzelle 1 bzw.
des Solarzellenmodules 2. Auf diese Weise ist der Schneefallsensor 11 in
der Lage, sich endseitig der geneigten Oberfläche des Solarzellenmodules 2 ansammelnden
Schnee oder etwaige Eisreste zuverlässig zu detektieren.
Solange also die Lichtschranke des Schneefallsensors 11 noch
unterbrochen ist bzw. der Schneefallsensor 11 Schnee oder
Eis an der gefälleendseitigen Kante des Solarzellenmoduls 2 detektiert,
wird ein entsprechendes Signal an die Steuer anlage 12 abgegeben.
Zugleich misst der Außentemperatursensor 10 die
herrschende Außentemperatur.
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Außerdem
sind zuvor in die Steueranlage 12 weiteren Daten eingespeist
worden, wie ein ortsspezifisches und/oder jahreszeitspezifisches
Profil des Aufstellungsortes. Dieses Profil mag beispielsweise Prognosen über
die jeweilige Schnee- bzw. Eiswahrscheinlichkeit an dem betreffenden
Kalendertag abgeben. So ist es denkbar, dass beispielsweise am 15. Januar
eines jeden Jahres an einem bestimmten Ort in Deutschland die Schneefallwahrscheinlichkeit oder
Eiswahrscheinlichkeit ca. 30% beträgt. Dieser Wert liegt
in der Steueranlage 12 im Beispielsfall vor.
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Wenn
nun noch zusätzlich zu dieser genannten Wahrscheinlichkeit
der Außentemperatursensor 10 eine Außentemperatur
erfasst, die beispielsweise im Bereich zwischen –20°C
und +10°C angesiedelt ist, so wird die gesamte Photovoltaikanlage
bzw. die Steueranlage 12 aktiviert bzw. in einen Bereitschaftszustand überführt.
Sofern zusätzlich der eine oder die mehreren Schneefallsensoren 11 Schnee
oder Eis melden, wird der Heizmodus gewählt. Das bedeutet, dass
zunächst die Steueranlage 12 das Relais 4 des Schaltelementes 4, 5, 6 so
beaufschlagt, dass der Heizmodus eingeschaltet wird. Als Folge hiervon wird
der im dargestellten Beispiel aktivierte Solarzellenstromkreis 6, 7 deaktiviert
und demgegenüber der Einspeisestromkreis 5, 8 mit
dem Stromversorgungselement 5 und dem zugehörigen
Verbrauchszähler 8 geschlossen. Dadurch fließt
nun vom Energieversorgungsunternehmen 9 zur Verfügung
gestellte elektrische Energie über den Stromzähler
bzw. Verbrauchszähler 8 und das Stromversorgungselement 5 in
die jeweilige Solarzelle 1. D. h., es kommt zur Rückeinspeisung
elektrischer Energie und zur Erwärmung der jeweiligen Solarzelle 1 infolge
der in der Solarzelle 1 entstehenden Verlustwärme.
Gleichzeitig wird eine Rinnenheizung 13 in einer Ablaufrinne 14 mit
Strom beaufschlagt.
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Tatsächlich
findet sich jeweils eine Ablaufrinne 14, welche einem oder
mehreren Solarzellenmodulen 2 zugeordnet ist. Dabei ist
die jeweilige Ablaufrinne 14 gefälleendseitig
des zugehörigen Solarzellenmodules 2 vorgesehen
und an das Solarzellenmodul 2 angeschlossen. Wie bereits
erläutert, verfügt die jeweilige Ablaufrinne 14 über
eine Rinnenheizung 13. Die Rinnenheizung 13 setzt
sich im Ausführungsbeispiel aus einem oder mehreren Widerstandsdrähten 13 zusammen.
Im Rahmen der Darstellung sind zwei Widerstandsdrähte 13 realisiert,
die die Rinnenheizung 13 bilden.
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Die
Detaillösung sieht so aus, dass die jeweilige Ablaufrinne 14 in
Längserstreckung an die gefälleendseitige Kante
der Solarzelle 1 bzw. des zugehörigen Solarzellenmodules 2 angeschlossen
ist. Die Ablaufrinne 14 ist im Querschnitt trogartig gestaltet. Auf
oder an ihrem Grund sind die einzelnen Widerstandsdrähte 13 der
Rinnenheizung 13 angebracht. Zu diesem Zweck werden die
Widerstandsdrähte 13 jeweils mit dem Boden der
Ablaufrinne 14 thermisch gekoppelt. Dazu schlägt
die Erfindung vor, dass der jeweilige Widerstandsdraht 13 mit
einer ihn überdeckenden und den Wärmekontakt mit
dem Boden der Ablaufrinne 14 herstellenden Metallfolie
an dem fraglichen Boden befestigt ist. Bei der Metallfolie handelt es
sich um eine Alufolie, die selbstklebend gestaltet sein mag. Jedenfalls
wird die Ablaufrinne 14 mit Hilfe der Rinnenheizung 13 beheizt,
sobald das Schaltelement 4, 5, 6 zur Änderung
der Stromrichtung den Heizmodus darstellt bzw. sich im Heizmodus
befindet. Das Gleiche gilt dann auch für die gesamte Photovoltaikanlage.
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Man
erkennt, dass der Rinnenheizung 13 eine eigene Steuereinheit 15 vorgeschaltet
ist. Diese Steuereinheit 15 sorgt dafür, dass
die Photovoltaikanlage bzw. das Schaltelement 4, 5, 6 im
Heizmodus sicherstellt, dass die Ablaufrinne 14 beheizt
wird. Außerdem gewährleistet die Steuereinheit 15,
dass die fragliche Rinnenheizung 13 ggf. noch mit einer
(einstellbaren) Verzögerung wieder abgeschaltet wird. Diese
einstellbare zeitliche Verzögerung trägt dem Umstand
Rechnung, dass beispielsweise nach Umschaltung des Schaltelementes 4, 5, 6 vom
Heizmodus erneut in den Energieerzeugungsmodus gleichwohl die Ablaufrinne 14 noch
abgetauten Schnee oder Eis befördern muss. D. h., die Ablaufrinne 14 muss
in einem solchen Fall noch weiter mit Hilfe der Rinnenheizung 13 beaufschlagt
werden, um die Abfuhr des gesamten Schnees respektive des gesamten
Eises zu bewerkstelligen. Das stellt die Steuereinheit 15 sicher.
Dabei mag der Steuereinheit 15 ein eigener Sensor innerhalb
der Ablaufrinne 14 zugeordnet sein.
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Sobald
dieser Sensor keinen Schnee oder kein Eis mehr in der Ablaufrinne 14 meldet,
wird die Steuereinheit 15 entsprechend informiert und sorgt dafür,
dass erst dann die Rinnenheizung 13 für die Ablaufrinne 14 abgeschaltet
wird. Zu diesem Zeitpunkt kann sich die übrige Photovoltaikanlage
bzw. das Schaltelement 4, 5, 6 bereits – wieder – im
Energieerzeugungsmodus befinden.
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Beim
Einschalten des einen oder der mehreren Solarzellensektoren bzw.
der einzelnen Solarzellenmodule 2 trifft die Steueranlage 12 eine
Auswahl, und zwar je nach den Daten der Sensoren 10, 11.
Ist im Rahmen des beschriebenen Beispiels mit einer Schneefallhäufigkeit
von 30% zu rechnen und befindet sich die Außentemperatur
im angesprochenen Bereich zwischen –20°C und +10°C,
so wird die Photovoltaikanlage wie beschrieben aktiviert und in
einen Bereitschaftszustand überführt. Sobald in
diesem Zustand der Schneefallsensor 11 ein Signal abgibt,
wird das Schaltelement 4, 5, 6 vom Energieerzeugungsmodus
in den Heizmodus umgeschaltet. Zugleich wird die Rinnenheizung 13 beaufschlagt.
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Dabei
wird so vorgegangen, dass jeweils das Solarzellenmodul 2 oder
die beiden Solarzellenmodule 2 beheizt werden, und zwar
je nach dem, ob eines dieser beiden Solarzellenmodule 2 oder
beide ein Signal abgeben. D. h., es ist entscheidend, ob die Oberfläche
des fraglichen Solarzellenmodules 2 gefälleendseitig
eine Schneebedeckung oder Eisbedeckung aufweist. Denn dann wird
das fragliche und mit Schnee oder Eis bedeckte Solarzellenmodul 2 mit Hilfe
des Stromversorgungselementes 5 mit der angesprochenen
Gleichspannung beaufschlagt. Das geschieht sukzessive.
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D.
h., es mag zunächst das linke Solarzellenmodul 2 mit
Hilfe des Stromversorgungselementes 5 zur Stormversorgung
der jeweiligen Solarzellen 1 im Heizmodus beaufschlagt
werden. Danach wird dann das demgegenüber rechte Solarzellenmodul 2 beaufschlagt.
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Dabei
geht die Erfindung so vor, dass mit Hilfe der Steueranlage 12 respektive
des Schneesensors 11 zunächst das Solarzellenmodul
bzw. der Solarzellensektor 2 als Flächenheizung
arbeitet, bei welchem der Schneefallsensor 11 eine Schneefalldicke
größter Stärke ermittelt hat. Danach
wird das Solarzellenmodul bzw. der Solarzellensektor 2 beaufschlagt,
der die demgegenüber geringere Stärke der Schneeschicht
oder Eisschicht aufweist usw. Hierdurch werden Strom- und Spannungsspitzen
bei der Abnahme der elektrischen Energie seitens des Energieversorgungsunternehmens 9 vermieden.
Außerdem erfolgt eine zielgenaue Beaufschlagung der Solarzellensektoren 2,
die die maximale Schnee- oder Eisbedeckung aufweisen als erstes,
wobei die übrigen Sektoren 2 dann sukzessive beheizt
werden.
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Im
beschriebenen Heizmodus werden Oberflächentemperaturen
der jeweiligen Solarzelle 1 im Bereich zwischen +1°C
und 5°C eingestellt. Dazu mögen zusätzliche
Oberflächentemperatursensoren 10' realisiert sein,
deren Temperaturmesswerte ebenfalls an die Steueranlage 12 übergeben
und hier ausgewertet werden. Meistens beaufschlagt die Steueranlage 12 das
Stromversorgungselement 5 im Sinne einer Regelung, um den
betreffenden Temperaturbereich für die Oberflächentemperatur
der Solarzellen 1 einzustellen. Ähnlich kann mit
Blick auf die Rinnenheizung 13 vorgegangen werden.
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Bei
den Solarzellen 1 handelt es sich um monokristalline oder
polykristalline Solarzellen 1, die im Regelfall aus Silizium
hergestellt sind. Grundsätzlich können auch sowohl
monokristalline als auch polykristalline Solarzellen 1 zum
Einsatz kommen. Die sämtlichen Solarzellen 1 bzw.
die einzelnen Solarzellenmodule respektive Solarzellensektoren 2 sind
jeweils aufgeständert auf dem Flachdach 3 montiert. Dadurch
kann das Flachdach 3 in Verbindung mit der einen oder den
mehreren Ablaufrinnen 14 genutzt werden, um das Tauwasser
respektive den Schnee und das Eis abzuführen. Durch die
realisierte Aufständerung kann insgesamt eine schwimmende
Lagerung der Solarzellen 1 zur Verfügung gestellt
werden, die sowohl Temperatureffekte ausgleicht als auch zur Aufnahme
von Wind geeignet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005021152
B4 [0006]
- - DE 102006032876 A1 [0007]
- - DE 102006004712 A1 [0008]