DE202011102970U1 - Sonnenkonzentrator für lichtbündelnde Photovoltaik-Anlagen mit zweifacher Umlenkung der Sonnenstrahlen und direkt zur Sonne ausgerichteten PV-Modul - Google Patents

Sonnenkonzentrator für lichtbündelnde Photovoltaik-Anlagen mit zweifacher Umlenkung der Sonnenstrahlen und direkt zur Sonne ausgerichteten PV-Modul Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenkonzentrator für lichtbündelnde Photovoltaik-Anlagen. Das Sonnenlicht kann auf ein Einzelnes oder auf Mehrere in Reihe oder Parallel angeordneten PV-Modulen (A) gebündelt werden. Da mindestens ein Umlenkspiegel (C) vorhanden ist, werden sowohl das PV-Modul (A) als auch die Reflexionsspiegel (B) direkt zur Sonne ausgerichtet. Sowohl die Reflexionsspiegel (B) als auch die Umlenkspiegel (C) sind aus einen oder mehreren flachen Spiegeln aufgebaut. Die Anordnung der Reflexionsspiegel (B) ist teilweise einer Parabelform nachgebildet. Gemeinsam sind die Umlenkspiegel (C), die PV-Modul (A) und die Reflexionsspiegel (B) auf einem Träger (E) montiert. Die Sonnennachführung kann um eine Achse oder um zwei Achsen erfolgen. Die Reflexionsspiegel (B) können an der Längs- oder/und der Querseite der PV-Module (A) angebraucht sein

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenkonzentrator für lichtbündelnde Photovoltaik-Anlagen. Das Sonnenlicht kann auf ein Einzelnes oder auf Mehrere in reihe oder parallel angeordneten PV-Modulen gebündelt werden. Da mindestens ein Umlenkspiegel vorhanden ist, werden sowohl das PV-Modul als auch die Reflexionsspiegel direkt zur Sonne ausgerichtet. Sowohl die Reflexionsspiegel als auch die Umlenkspiegel sind aus einen oder mehreren flachen Spiegeln aufgebaut.
  • Es sind bereits eine ganze Reihe von photovoltaischen Hochleistungsanlagen bekannt, bei denen das Sonnelicht Mittels eines langgestreckten Parabolspiegel oder einer Fresnel-Linsensystem auf die lichtempfindlichen Flächen einer großen Anzahl in einer Reihe hintereinander angeordneter PV-Module konzentrieren oder fokussieret wird. Bei derartigen Anlagen ist es notwendig, den Parabolspiegel oder das Linsensystem dem Tages- und Jahreszeitlichen veränderten Sonnenstand nachzuführen. Es ist auch schon bekannt die Parabolspiegel aus mehreren flachen Spiegeln nachzubilden.
  • Die bekannten photovoltaischen Hochleistungsanlagen bieten wegen der guten Ausnutzung des Sonnenlichtes einen beachtlichen Wirkungsgrad. Sie haben allerdings auch eine Reihe von Nachteilen.
    • – Die Parabolspiegel müssen mit einer hohen Genauigkeit hergestellt werden.
    • – Das Nachführsystem welches das System der Sonne nachführt muss sehr genau arbeiten.
    • – Die Diffusen Sonnenstrahlen welche fast 50% des Stromertrags ausmachen werden nur teilweise genutzt.
    • – Das Photovoltaikmodul ist nicht direkt zur Sonne ausgerichtet und kann deswegen nur einen Teil der Sonnenstrahlen direkt ausnutzen. Dies macht sich besonders bemerkbar bei Verschmutzung oder Abdeckung durch Schnee auf dem Reflexionsspiegel. Durch die fehlende Reflexion sinkt die Leistung der Photovoltaik-Module deutlich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kosten bekannter Photovoltaik-Anlagen zu senken und die Ausnutzung der Sonnenstrahlung zu maximieren.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Photovoltaikmodul, wie bei herkömmlichen PV-Anlagen direkt zur Sonne ausgerichtet ist. Zusätzlich wird über die Umlenkspiegel und Reflexionsspiegel das Photovoltaikmodul bestrahlt. Bei Verschmutzung oder Abdeckung der Reflexionsspiegel bleibt die Leistung des Photovoltaikmoduls erhalten. Lediglich die Verstärkung durch die Konzentration der Sonnenstrahlen wird geringer. Die Solarmodule werden durch die Kombination aus Reflexionsspiegel und Umlenkspiegel komplett beleuchtet.
  • Ein erheblicher Vorteil dieser Ausführung ist, dass die gesamte Fläche der Umlenkspiegel kleiner ist als die gesamte Fläche der Reflexionsspiegel.
  • Auch kann die Konzentration des Sonnenlichtes individuell den Photovoltaikmodulen angepasst werden. Durch die Verwendung mehrerer Reflexionsspiegel und dementsprechend angepassten Umlenkspiegel kann die Menge des reflektierten Sonnenlichtes verändert werden.
  • Durch einen größer gewählten Ausleuchtungsbereich als eigentlich das Photovoltaikmodul benötigt, kann auf eine hochgenaue Sonnennachführung verzichtet werden.
  • Jede Sonnengeführte Photovoltaikanlage die die zusätzliche Last aufnehmen kann, könnte mit dem Umlenkspiegel und dem Reflexionsspiegel nachgerüstet werden.

Claims (4)

  1. Die Erfindung bezieht sich auf einen Sonnenkonzentrator für lichtbündelnde Photovoltaik-Anlagen. Das Sonnenlicht kann auf ein Einzelnes oder auf Mehrere in Reihe oder Parallel angeordneten PV-Modulen (A) gebündelt werden. Da mindestens ein Umlenkspiegel (C) vorhanden ist, werden sowohl das PV-Modul (A) als auch die Reflexionsspiegel (B) direkt zur Sonne ausgerichtet. Sowohl die Reflexionsspiegel (B) als auch die Umlenkspiegel (C) sind aus einen oder mehreren flachen Spiegeln aufgebaut. Die Anordnung der Reflexionsspiegel (B) ist teilweise einer Parabelform nachgebildet. Gemeinsam sind die Umlenkspiegel (C), die PV-Modul (A) und die Reflexionsspiegel (B) auf einem Träger (E) montiert. Die Sonnennachführung kann um eine Achse oder um zwei Achsen erfolgen. Die Reflexionsspiegel (B) können an der Längs- oder/und der Querseite der PV-Module (A) angebraucht sein
  2. Sonnenkonzentrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsspiegel (B) paarweise auf der Außenseite angebracht sind und die Umlenkspiegel (C) zwischen Reflexionsspiegel (B) und PV-Modul (A) befestigt sind. Die Reflexionsspiegel (B) haben die Orientierung zum PV-Modul (A). (1)
  3. Sonnenkonzentrator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Umlenkspiegel (C) außen angebracht sind. Die Reflexionsspiegel (B) sind in Richtung Umlenkspiegel (C) orientiert d. h. vom PV-Modul weg. (2)
  4. Sonnenkonzentrator nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich nur auf einer Seite ein Umlenkspiegel (C) befindet, dieser wird von einer oder beiden Seiten mit Reflexionsspiegel (B) bestrahlt. (3)
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