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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der fortbewegungsmittelbezogenen und/oder mobilen Solarstromerzeugung durch und für mindestens ein Fortbewegungsmittel, insbesondere durch und für mindestens ein Fahrzeug, zum Beispiel durch und für mindestens ein Kraftfahrzeug.
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Im Spezielleren betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Umwandeln von Solar- oder Sonnenenergie in elektrische Energie für ein mit elektrischer Energie, insbesondere mit mindestens einem Elektromotor, betreibbares Fortbewegungsmittel.
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Stand der Technik
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Ein Solarmobil oder Elektro-Kraftfahrzeug weist weder einen Benzintank noch einen komplizierten Verbrennungsmotor mit vielen Teilen auf und ist, zum Beispiel aufgrund der geringeren Anzahl von Teilen, weniger reparaturanfällig, zumal Elektromotoren eine im Wesentlichen ausgereifte und erprobte Technologie darstellen. Der Nutzungsgrad der Photovoltaik und der Akkumulatoren bzw. Batterien erhöht sich ständig durch Verbesserung dieser Technologien.
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Bekannt sind durch einen Elektromotor angetriebene Fahrzeuge, die ihre in Batterien gespeicherte elektrische Energie aus externen Stromquellen beziehen, zum Beispiel aus der Steckdose. Der Vorgang der Batterieaufladung dauert in der Regel sehr lange, zum Beispiel bei manchen Batteriemodellen etwa sechs bis zwölf Stunden.
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Während des Batterieladevorgangs konnen die Fahrzeuge nicht bewegt werden, denn sie sind an eine stationäre Stromquelle angeschlossen. Durch den ausschließlichen Bezug der für den Betrieb der Elektromotoren erforderlichen elektrischen Energie zum Aufladen der Batterien aus externen Stromquellen (Steckdose) sind die Batterien sehr groß, sehr schwer und nehmen im Fahrzeug viel Platz in Anspruch. Hierdurch verliert ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb viel Nutzraum, Beweglichkeit und Komfort.
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Zum technologischen Hintergrund der vorliegenden Erfindung sei aufmerksam gemacht
- – auf die Druckschrift EP 0 463 351 A2 aus dem Stand der Technik, in der ein Fahrzeugdach mit Solarstromquelle und Kontakteinrichtung offenbart ist, und
- – auf die Druckschrift EP 1 050 910 A2 aus dem Stand der Technik, in der ein Solarmodul zur Anbringung an Fahrzeugen sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben offenbart ist.
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Darstellung der vorliegenden Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen und Unzulänglichkeiten sowie unter Würdigung des umrissenen Stands der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, dass die für ein elektrisch angetriebenes Fortbewegungsmittel, insbesondere Fahrzeug, zum Beispiel Kraftfahrzeug, durch den Elektromotor benötigte elektrische Energie ganz oder zumindest teilweise direkt aus der Solar- oder Sonnenenergie autonom oder selbstständig entnommen und in elektrische Energie umgewandelt werden kann, insbesondere auch bei voller Fahrt des Fortbewegungsmittels
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Im Spezielleren gewinnt das Fortbewegungsmittel die für seinen Betrieb benötigte elektrische Energie zum Teil oder ganz durch mindestens eine auf seiner/n Außenfläche(n) angebrachte photovoltaische Einrichtung, insbesondere durch Solarzellen aus elastischem organischem Material und/oder durch mindestens eine Photovoltaikfolie mit derartigen Solarzellen oder photovoltaische Folie mit derartigen Solarzellen oder Solarzellenfolie, die am Fortbewegungsmittel angebracht, zum Beispiel aufgeklebt oder mechanisch befestigt ist, direkt aus Solar- oder Sonnenenergie; die gewonnene Energie wird in mindestens einem Akkumulator oder in mindestens einer Batterie des Fortbewegungsmittels gespeichert, und zwar vorteilhafterweise sowohl während der Fahrt des Fortbewegungsmittels als auch bei stehendem Fortbewegungsmittels.
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Alternativ oder ergänzend zum Einspeisen der von der photovoltaischen Einrichtung erzeugten elektrischen Energie in die Batterie, in der diese elektrische Energie zwischengelagert oder zwischengespeichert werden kann, kann die von der photovoltaischen Einrichtung erzeugte elektrische Energie auch während der Fahrt des Fortbewegungsmittels direkt in den mindestens einen Elektromotor des Fortbewegungsmittels eingeleitet oder eingespeist werden.
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In bevorzugter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der Solarstrom bei stehendem Fortbewegungsmittel in die Batterie eingespeist und dort gespeichert. Während des Fahrbetriebs bei Dunkelheit wird die elektrische Energie für den Betrieb der Elektromotoren des Fortbewegungsmittels aus der Batterie entnommen.
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Das Fortbewegungsmittel ist mit mindestens einer für Elektro-Kraftfahrzeuge erforderlichen Batterie ausgestattet. Die Batterie kann auch mit elektrischer Energie aus einem externen Stromnetz, zum Beispiel aus einer hierfür eingerichteten Steckdose an einer Ladestation, aufgeladen werden.
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In zweckmäßiger Weise befinden sich im Fortbewegungsmittel
- – Regler und Apparaturen für Stromspannung, für Stromstärke, für Verbrauch und/oder für Leistung und/oder
- – Messapparaturen, die die Leistung der Solarzellen, der Elektromotoren, den Stromverbrauch und den Ladezustand der Batterie(n) anzeigen.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung zur mobilen Solarstromerzeugung mindestens eine elastische, sehr dünne und leichte und/oder mehrschichtige Photovoltaikfolie auf der Grundlage einer Strom erzeugenden Halbleiter-Technologie auf, bei der die Elemente Kupfer, Indium, Gallium und Selen (–> Kürzel CIGS) eingesetzt werden
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Derartige CIGS-Solarzellen können als sehr dünne Schicht ausgebildet werden, wobei fast gänzlich auf aufwändige und kostspielige Vakuumprozesse verzichtet werden kann. Hierbei können in einer Beschichtungsmaschine bis zu etwa dreißig Meter Solarzellenfolie pro Minute erzeugt werden (= Druckgeschwindigkeit von bis zu etwa dreißig Meter pro Minute).
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Bei einer exemplarischen Breite der bedruckten Folie von bis zu etwa 1,5 Meter dient als Basiselektrode eine preisgünstige dünne Alufolie, die mit CIGS-Verbindungshalbleitern mittels Nanopartikel-Tinte (aus den Elementen Kupfer, Indium, Gallium, Selen) beduckt wird; hierauf wird die durchsichtige Top-Elektrode gedruckt.
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Eine derartige Solarzellenfolie kann auf der Außenfläche von Fortbewegungsmitteln oder von Container angebracht werden, zum Beispiel durch Kleben oder durch Schrauben. In zweckmäßiger Weise kann die Solarzellenfolie zu Schutzzwecken mit einer besonders kratzfesten, strapazierfähigen und abriebfesten Oberflächenschicht überzogen sein.
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Die von den Solarzellen erzeugte elektrische Energie wird vorzugsweise in hierfür geeigneten Batterien, die sich im Fortbewegungsmittel oder im Container befinden, gespeichert oder direkt in den Motor übertragen. In den Batterien gespeicherte elektrische Energie kann auch in ein externes Stromnetz eingespeist werden.
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Im Hinblick auf die Anbringung der photovoltaischen Einrichtung, insbesondere der Solarzellenfolie aus elastischem organischem Material, an der Außenfläche des Fortbewegungsmittels oder Containers ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwischen der photovoltaischen Einrichtung, insbesondere der Solarzellenfolie, und der Außenfläche des Fortbewegungsmittels oder Containers mindestens eine elektrisch nicht leitende, dünne Isolierschicht vorgesehen, die auf die Außenfläche des Fortbewegungsmittels oder Containers aufgeklebt oder aufgesprüht sein kann; auf dieser Isolierschicht und/oder auf der Außenfläche des Fortbewegungsmittels oder Containers ist in zweckmäßiger Weise die photovoltaische Einrichtung, insbesondere die Solarzellenfolie, aufgeklebt und/oder mechanisch befestigt.
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In bevorzugter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die photovoltaische Einrichtung, insbesondere die Photovoltaikfolie, auf dem Dach, auf den beiden Seitenflächen, auf der Vorderseite und/oder auf der Rückseite des Fortbewegungsmittels oder Containers angebracht sein, sinnvollerweise mit Ausnahme der Seitenfenster, der Windschutzscheibe und der Heckscheibe.
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Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich die Verwendung mindestens einer Vorrichtung gemäß der vorstehend dargelegten Art für mindestens ein Fortbewegungsmittel mit großen Aufbauten und/oder mit großen Außenflächen, insbesondere für mindestens einen Anhänger, für mindestens einen Auflieger zum Beispiel mindestens eines Sattelschleppers, für mindestens einen vom Fortbewegungsmittel transportierbaren mobilen Behälter, für mindestens einen vom Fortbewegungsmittel transportierbaren Container, für mindestens einen Kleintransporter, für mindestens einen Kühlwagen, für mindestens einen Lastkraftwagen, für mindestens einen Verkaufsanhänger, für mindestens ein Verkaufsfahrzeug, für mindestens ein Verkaufsmobil, für mindestens einen Verkaufswagen, für mindestens ein Wohnmobil, für mindestens einen Wohnwagen oder für dergleichen.
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Insbesondere eignet sich die Vorrichtung gemaß der vorliegenden Erfindung zur Solarstromerzeugung für Container, denn diese verfügen über sehr große Außenflächen.
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Da Container nicht nur auf Aufliegern von Transportfahrzeugen stehen, sondern auch auf Lager- und Stellplätzen am Boden, können die Container mit Batterien ausgestattet sein. Die Batterien sind für die Aufnahme und Speicherung der durch die Solarfolie erzeugten elektrischen Energie in den Fahrzeugen, insbesondere in den Anhängern, Aufliegern, mobilen Behältern, Container, Kleintransportern, Kühlwagen, Lastkraftwagen, Verkaufsanhängern, Verkaufsfahrzeugen, Verkaufsmobilen, Verkaufswagen, Wohnmobilen oder Wohnwagen, mit mindestens einer eigenen Batterie ausgestattet.
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Die Batterien sind im Container zum Beispiel an oder auf der Stirnseite angeordnet und durch eine, insbesondere ausbaubare, Trenn- oder Zwischenwand von der Ladung abgetrennt. Die Trenn- oder Zwischenwand kann zum Zwecke der Reparatur oder des Austauschs der Batterien entfernt werden.
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Befindet sich der Container auf dem Auflieger, so kann mittels Stromkabel und Stecker eine Verbindung zwischen der Batterie des Containers und der Batterie des Sattelschleppers hergestellt und die elektrische Energie aus der Batterie im Container in die Batterie des Sattelschleppers übertragen werden.
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Bei Kleintransportern und bei Kleinlastkraftwagen können die Akkumulatoren überwiegend in mindestens einem doppelten Boden auf der Ladefläche untergebracht sein und abgenommen werden.
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Die besonderen Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen in der direkten Gewinnung der elektrischen Energie aus der Solar- oder Sonnenenergie durch das Fortbewegungsmittel oder den Container selbst, und zwar sowohl bei stehendem Fortbewegungsmittel als auch fahrendem Fortbewegungsmittel, womit sich ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug selbst mit direkt aus der Solar- oder Sonnenenergie gewonnener elektrischer Energie versorgen kann.
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Das Fortbewegungsmittel und/oder der Container können/kann somit auch
- – als mobiles Notstromaggregat,
- – zur Stromversorgung von Gebäuden und/oder
- – zur Einspeisung der erzeugten elektrischen Energie in das Stromnetz
benutzt werden.
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Besonders geeignet ist die vorliegende Erfindung für Gegenden mit hoher Sonneneinstrahlung, wie etwa für Afrika, für Amerika, für China, für Indien, fur Südeuropa oder für subtropische Staaten.
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Ein weiterer Vorzug der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass Solar- oder Sonnenenergie eine saubere Energieform ist, bei der weder Emissionen noch Verbrauch von fossilen, endlichen Ressourcen wie Öl, Gas oder Kohle auftreten, was auch Unabhängigkeit von Erdöl, insbesondere vom Ölpreis, sowie Unabhängigkeit von Finanzspekulationen sowie von zentralen Energieversorgungsunternehmen und deren Strompreisvorstellungen gewährleistet
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Grundsätzlich ist Solar- oder Sonnenenergie (mit Ausnahme der Nachtstunden, in denen die Energie in Batterien gespeichert ist,) stets und unerschöpflich vorhanden – im Gegensatz zu fossilen Energieträgern wie Öl, Gas oder Kohle. Die Natur, insbesondere natürliche Ressourcen und landwirtschaftliche Anbauflächen, werden geschont Schließlich besteht mittels der vorliegenden Erfindung auch Unabhängigkeit von einem etwaigen Zusammenbruch des Stromnetzes durch Naturkatastrophen, terroristische Anschläge und/oder technische Pannen (so werden etwa Benzinpumpen für Tankstellen elektrisch betrieben). In vielen Landern, insbesondere in Entwicklungsländern, ist die Qualität der Stromversorgung oft sehr schlecht, sofern es auf dem Land überhaupt Strom gibt (Sonne gibt es überall). In aufstrebenden Ländern bricht die Stromversorgung durch Überlastung der Stromnetze oft zusammen.
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Solare Mobile erhöhen die Unabhängigkeit, dezentrale Versorgung und Mobilität mit umweltfreundlicher Solarenergie.
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All diese Vorteile der vorliegenden Erfindung sind nicht nur technologisch, sondern auch volkswirtschaftlich und klimatisch von großem Nutzen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Wie bereits vorstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche verwiesen, andererseits werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend unter Anderem anhand der durch 1A bis 2G veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen:
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1A bis 1E verschiedene Ansichten eines Ausführungsbeispiel für die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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2A bis 2G verschiedene Detailansichten aus 1A bis 1E.
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Gleiche oder ähnliche Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind in 1A bis 2G mit identischen Bezugszeichen versehen.
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Bester Weg zur Ausführung der vorliegenden Erfindung
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Um bei einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere gemäß der vorstehend dargelegten Art, die für die Solarzellenmodule 14 der Fahrzeuge und Container zur Verfügung stehenden Flächen zu vergrößern, also um eine größere Solarzellenfläche zu gewinnen, weist die anhand der 1A bis 2G veranschaulichte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwei auf- und zuklappbare Paneele 10 auf dem Fahrzeug- oder Containerdach auf.
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Diese, insbesondere abnehmbaren, Paneele 10 sind beidseitig mit organischen Dünnschicht-Solarzellenmodulen 12 bestückt, können bis zu 180 Grad aufgeklappt und bei einem frei wählbaren Einstellwinkel justiert werden.
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Für einen fünfzehn Meter langen, drei Meter breiten sowie drei Meter hohen Container mit einer gesamten verwendbaren Außenfläche von zum Beispiel etwa 150 Quadratmetern ergibt sich im Falle von beidseitig mit Solarzellen 12 ausgerüsteten Dachflügeln 10 exemplarisch eine Vergrößerung der zur Verfügung stehenden Solarzellenfläche auf etwa 330 Quadratmeter. Grundsätzlich kann sich die Dachfläche für die Solarzellen 12 durch die Solarzellen-Dachflügel 10 um bis zu etwa das Vierfache vergrößern.
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Im Speziellen sind auf dem Dach 30 des Fahrzeugs zwei seitlich aufklappbare und aufstellbare Solarzellen-Dachflügel-Paneele 10 mit Rahmen 14 angebracht; jeder Dachflügel 10 hat etwa die Größe des Fahrzeugdachs 30. Die Dachflügel 10 sind auf beiden Seiten mit Solarzellen 12 bestückt.
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Die Dachflügel 10 können nur bei parkendem Fahrzeug aufgeklappt und aufgestellt werden (vgl. 1A, 1C, 1D, 1E). Bei aufgeklappten Dachflügeln 10 ist die Stromzufuhr zum Motor unterbrochen, so dass das Fahrzeug nicht gestartet werden kann.
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Während der Fahrt sind die auf mindestens einem Träger 38 angeordneten Solarzellen-Dachflügel 10 zugeklappt und durch entsprechende Vorrichtungen 34, 36 fest auf dem Dach 30 verankert (vgl. 1B).
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Der Rahmen 14 für die Solarzellen-Dachflügel 10 kann aus Kunststoff oder aus Leichtmetall gebildet sein. Die Solarzellen-Dachflügel 10 sind mit dem Rahmen 14 durch Scharniere an einer entsprechenden Vorrichtung auf dem Fahrzeugdach 30 befestigt. Diese Vorrichtung ist seitlich angebracht (vgl. 2A bis 2G).
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Die aufgeklappten Solarzellen-Dachflügel 30 werden durch höhenverstellbare Stützstangen 32 abgestützt. Die Stützstangen 32 können an einer vorne und hinten am Rahmen der Dachflügelrahmen 14 angebrachten Einrichtung angebracht und abgenommen werden.
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In besonderer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann zum Zwecke der maximalen Solarstromerzeugung für die Paneelen-Rückseiten Alufolie als Reflektor auf dem Boden ausgelegt werden.
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Im Spezielleren kann um das Fahrzeug, zum Beispiel bei auf Privatgelände abgestelltem Fahrzeug, mindestens eine Alufolie zur Reflexion (Spiegelung) der Sonnenstrahlen auf die der Sonneneinstrahlung nicht direkt ausgesetzten Solarzellen 14 ausgelegt werden, so dass es zu einer optimalen Ausnutzung der Sonneneinstrahlung kommt (Alufolien sind grundsätzlich sehr preiswert).
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In der Solarzellen-Technologie hat sich die CIGS-Technologie (Kupfer, Indium, Gallium, Selen) bewährt. Die extrem leichten (= nur etwa ein Zehntel des Gewichts von Silizium-Solarmodulen) organischen Dünnschicht-Solarzellen 14 können mittels Drucken preiswert hergestellt werden, wobei hauchdünne, biegsame und aufrollbare Farbstoff-Solarzellen existieren, die auf Folien gedruckt werden und auch im Schatten Strom produzieren, etwa nach dem Prinzip von Chlorophyll bei Pflanzen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- auf- und zuklappbare Dachflügel mit photovoltaischer Einrichtung 12
- 12
- photovoltaische Einrichtung, insbesondere Photovoltaikfolie oder photovoltaische Folie oder Solar(zellen)folie oder Solar(zellen)module
- 14
- Rahmen
- 16
- Schrauben
- 18
- Schraubverbindung
- 20
- Laderaum oder Innenraum
- 22
- abnehmbarer doppelter Boden mit geteilter Mitte
- 24
- Akkumulator oder Batterie
- 26
- Haftmittel, insbesondere Klebstoff
- 28
- Isoliermaterial oder Isolierschicht, insbesondere Isolierfolie
- 30
- Dach oder Karosserie
- 32
- Rohr oder Stützstange
- 34
- Bolzen für Auf- und Zuklappen und für Verankerung während der Fahrt
- 36
- Bolzen-Befestigung
- 38
- Träger für Solarpaneel/Flügel
- 40
- Feststellschraube
- 42
- Sicherungsstift
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0463351 A2 [0006]
- EP 1050910 A2 [0006]
