DE202012002836U1

DE202012002836U1 - Device for cooling solar cells

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Publication number: DE202012002836U1
Application number: DE201220002836
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2022-03-22

Abstract

Vorrichtung zur Kühlung von Solarzellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Kühlung von Solarzellen eine oberhalb einer die Solarzellen beinhaltenden Photovoltaikanlage 10 angeordnete Wasserverteilungsrinne (9) und eine unterhalb der Photovoltaikanlage 10 angeordnete Wasserauffangrinne (1) aufweist, welche durch ein Leitungssystem, welches durch ein Regenauffangbecken (5) zur Kühlung des Wassers und eine Pumpe (8) gekennzeichnet ist, verbunden sind.Device for cooling solar cells, characterized in that the device for cooling solar cells has a water distribution channel (9) arranged above a photovoltaic system 10 containing the solar cells and a water collecting channel (1) arranged below the photovoltaic system 10, which is connected by a line system through a Rain catch basin (5) for cooling the water and a pump (8) are connected.

Description

Die Erfindung befasst sich mit einer Vorrichtung zur Kühlung von Solarzellen durch autarke Wasserversorgung mittels Regenwasser.The invention relates to a device for cooling solar cells by self-sufficient water supply by means of rainwater.

Stand der TechnikState of the art

Die Kühlung von Solarzellen ist bekannt. So beschreibt die Schrift DE 20 2007 002 087 U1 einen geschlossenen Kühlkreislauf, der unterhalb der Solarzelle angebracht wird. Die gekühlte Kühlflüssigkeit wird mit einer Pumpe über Rohre geleitet, die auf der Rückseite der Solarzellen die Temperatur der Solarzellen aufnehmen. Die nun erhitzte Flüssigkeit wird zunächst der Kühlung zugeführt und schließlich erneut zur Kühlung der Solarzellen weitergeleitet. Die Pumpe soll mit einem Stirlingmotor angetrieben werden.The cooling of solar cells is known. This is how the writing describes DE 20 2007 002 087 U1 a closed cooling circuit, which is mounted below the solar cell. The cooled cooling liquid is led by a pump over pipes, which receive the temperature of the solar cells on the back of the solar cells. The now heated liquid is first supplied to the cooling and finally forwarded again for cooling the solar cells. The pump should be powered by a Stirling engine.

Nachteilig ist, dass die Kühlflüssigkeit immer wieder von neuem herunter gekühlt werden muss. Zusätzlich muss der Kreislauf durch einen Stirlingmotor angetrieben werden, der einen hohen technischen Aufwand bedingt. Zudem steigen dadurch die Fertigungskosten und damit auch die Kosten der Gesamtanlage deutlich, worunter die Wirtschaftlichkeit leidet. Ein weiteres Problem ist, dass die beschriebene Vorrichtung nicht nachrüstbar ist, so dass sie nur als vollständiges Modul hergestellt werden kann. Bestehende Anlagen müssten ausgetauscht werden. Dieses macht die Anlage für Solaranlagenbetreiber uninteressant.The disadvantage is that the coolant has to be cooled again and again from new. In addition, the circuit must be driven by a Stirling engine, which requires a high technical effort. In addition, this increases the production costs and thus the costs of the entire system significantly, which suffers the economy. Another problem is that the device described can not be retrofitted so that it can only be manufactured as a complete module. Existing plants would have to be exchanged. This makes the plant uninteresting for solar system operators.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Aufgabe ist es, eine Kühlung für Solaranlagen herzustellen, welche kostengünstig in der Herstellung ist und auch für bestehende Solaranlagen nachgerüstet werden kann.Task is to produce a cooling system for solar systems, which is inexpensive to manufacture and can be retrofitted for existing solar systems.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Gegenstand nach Anspruch 1 gelöst. Unteransprüche zeigen weitere Verbesserungen der Vorrichtung.According to the invention the object is achieved by the subject matter of claim 1. Subclaims show further improvements of the device.

Erfindungsgemäß kann die bestehende aber auch eine neue Photovoltaikanlage durch eine Vorrichtung zur Kühlund von Solarzellen ergänzt werden, die auf Regenwasserbasis aufbaut. Dabei wird das zur Kühlung notwendige Wasser aus Regenwasser gewonne bzw. dadurch immer wieder ergänzt. Regenwasser fällt auf die Photovoltaikanlage und nimmt beim Überfließen in der Photovoltaikanlage befindliche Wärme auf. Das erwärmte Wasser wird unterhalb der Photovoltaikanlage aufgefangen und in den Kühlkreislauf geleitet. So ist z. B. vorgesehen, dass nach Überleiten in einen Zwischenbehälter, in dem eine Vorkühlung stattfinden kann, das erwärmte Wasser in ein Regenauffangbecken geleitet wird, das sich innerhalb des Gebäudes, auf dem die Photovoltaikanlage installiert ist, befindet oder aber auch zur Erhöhung des Wirkungsgrades unter der Erdoberfläche vorgesehen ist. Innerhalb dieses Regenauffangbeckens kann eine weitere Wärmetauschervorrichtung vorgesehen sein, die z. B. auch zum Heizkreislauf des Gebäudes gehört.According to the invention, the existing but also a new photovoltaic system can be supplemented by a device for cooling and solar cells that builds on a rainwater base. The water required for cooling is collected from rainwater and thus constantly supplemented. Rainwater falls on the photovoltaic system and absorbs excess heat in the photovoltaic system. The heated water is collected below the photovoltaic system and fed into the cooling circuit. So z. B. provided that after passing into an intermediate container in which a precooling can take place, the heated water is passed into a rainwater collecting basin, which is located within the building on which the photovoltaic system is installed, or to increase the efficiency under the Earth surface is provided. Within this rainwater catchment, a further heat exchanger device may be provided, the z. B. also belongs to the heating circuit of the building.

Einerseits durch den Luftdruck, der auf die Wasseroberfläche innerhalb des Zwischenbehälters wirkt, andererseits durch eine in einer Steigleitung vom Regenauffangbecken in Richtung der Solaranlage angeordnete Pumpe wird das gekühlte Wasser wieder nach oben gedrückt/gepumpt und über eine Wasserverteilungsanlage auf der Photovoltaikanlage verteilt. Dabei ist darauf zu achten, dass die Verteilung nicht partiell sondern gleichmäßig über die Photovoltaikanlage erfolgt. Die Anlage kann – sofern Zeiten großer Trockenheit vorliegen – zusätzlich auch noch mit einem externen Wasseranschluss zur Befüllung des Zwischenbehälters ausgestattet sein.On the one hand by the air pressure acting on the water surface within the intermediate container, on the other hand by a arranged in a riser from the rain collecting basin in the direction of the solar system pump, the cooled water is pushed back up / pumped and distributed over a water distribution system on the photovoltaic system. It is important to ensure that the distribution is not partial but evenly across the photovoltaic system. The system can also be equipped with an external water connection for filling the intermediate tank, if there are times of extreme dryness.

Mit der Erfindung wird kostengünstig und technisch einfach eine Solaranlage in einem optimalen Temperaturbereich gehalten. Dieses haben Untersuchungen zum Wirkungsgrad mit und ohne Kühlung ergeben. Die Begründung ist in der Temperaturabhängigkeit des Halbleiters zu finden, dessen Wirkungsgrad beim Einhalten einer gleichmäßigen Temperatur erhöht wird.With the invention, a solar system is kept in an optimal temperature range cost and technically simple. This has yielded studies on the efficiency with and without cooling. The reason can be found in the temperature dependence of the semiconductor, the efficiency of which is increased while maintaining a uniform temperature.

Der Vorteil unserer Anlage gegenüber dem Stand der Technik besteht aus der Einfachheit der Erfindung. Es ist ein günstiger Aufbau und gleichzeitig ist eine hohe Effektivität zu erwarten. Besonderer Vorteil ist die Möglichkeit, die Vorrichtung zur Kühlung von Solarzellen nachzurüsten, ohne bestehende Anlagen zu beeinflussen.The advantage of our system over the prior art is the simplicity of the invention. It is a favorable construction and at the same time a high efficiency is to be expected. A particular advantage is the ability to retrofit the device for cooling solar cells without affecting existing systems.

Ausführung der ErfindungEmbodiment of the invention

Ein Ausführungsbeispiel ist in 1 dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment is in 1 and will be described in more detail below.

Die Anlage ist eine Vorrichtung zur Kühlung von Solarzellen. Regenwasser wird mit Hilfe einer Regenauffangrinne 1 von einer Sammelfläche, z. B. auch der Photovoltaikanlage 10, abgenommen und in einen Zwischenbehälter 3 zur Zwischenspeicherung übergeben. Der Zwischenbehälter 3 weist zur Erhöhung des Druckes in der Vorrichtung zur Kühlung von Solarzellen eine von dem Höhenunterschied zwischen dem am höchsten gelegenen Punkt der Vorrichtung und dem niedrigsten Punkt abhängige horizontale Dimension. Bei einem nur kleinen Höhenunterschied ist somit nur eine geringe Größe der Wasseroberfläche innerhalb des Zwischenbehälters 3 notwendig. Zudem ist in diesem Zwischenbehälter 3 ein Ablauf 2 befestigt, der bei zu großen Regenmengen zur Kühlung nicht benötigtes Regenwasser der Regenwasserentsorgung, z. B. der Kanalisation zuleitet. Das zur Kühlung benötigte Wasser wird über ein Leitungssystem (Fallleitung 4) in ein unterirdisches Regenauffangbecken 5 geleitet. Ist dieses Becken in einer gewissen Tiefe angeordnet, erreicht man einen ausreichenden Kühleffekt, der durch die Installation eines Wärmetauschers 6 durch das Regenauffangbecken 5 noch verstärkt werden kann. Der Wärmetauscher kann z. B. auch durch eine einfache Kaltwasserleitung ersetzt werden.The system is a device for cooling solar cells. Rainwater is collected by means of a rain gutter 1 from a quilt, z. B. also the photovoltaic system 10 , removed and placed in an intermediate container 3 passed to the caching. The intermediate container 3 For increasing the pressure in the device for cooling solar cells has a dependent on the height difference between the highest point of the device and the lowest point horizontal dimension. With only a small difference in height, therefore, only a small size of the water surface within the intermediate container 3 necessary. In addition, in this intermediate container 3 a process 2 attached, which is not needed for excessive rainfall for cooling Rainwater of the rainwater disposal, z. B. the sewer. The water required for cooling is supplied via a piping system (downpipe 4 ) in an underground rainwater catchment basin 5 directed. If this pool is located at a certain depth, a sufficient cooling effect can be achieved by installing a heat exchanger 6 through the rain catch basin 5 can still be strengthened. The heat exchanger can, for. B. also be replaced by a simple cold water pipe.

Mit einer Pumpe 8 wird das zur Kühlung vorgesehene Wasser durch eine Steigleitung 7 in die Wasserverteilungseinrichtungen 9 gepumpt. Von der Wasserverteilungseinrichtung 9 aus wird das Wasser über die Photovoltaikanlage 10 zur Kühlung verteilt, wobei Öffnungen in der Wasserverteilungseinrichtung so angeordnet und dimensioniert sind, dass eine gleichmäßige Verteilung des Wasser über die Photovoltaikanlage 10 gewährleistet wird. Das von der Photovoltaikanlage 10 in den Wasserkreislauf aus Zwischenbehälter 3, Fallrohr 4, Regenauffangbecken 5, Steigleitung 7 und Pumpe 8 sowie Wasserverteilungsanlage 9 zurückfließende Wasser erhöht den Druck innerhalb der Vorrichtung, so dass der Energieaufwand in der Pumpe 8 zur Förderung des Wassers in Richtung der Wasserverteilungsanlage 9 gering gehalten werden kann.With a pump 8th is provided for cooling water through a riser 7 into the water distribution facilities 9 pumped. From the water distribution facility 9 The water gets out through the photovoltaic system 10 distributed for cooling, wherein openings in the water distribution device are arranged and dimensioned so that a uniform distribution of water through the photovoltaic system 10 is guaranteed. That of the photovoltaic system 10 in the water cycle from intermediate container 3 , Downpipe 4 , Rainwater catchment basin 5 , Riser 7 and pump 8th as well as water distribution system 9 Backflowing water increases the pressure within the device, allowing the energy expenditure in the pump 8th to move the water towards the water distribution system 9 can be kept low.

Bei der beschriebenen Vorrichtung zur Kühlung von Solarzellen handelt es sich um ein Ausführungsbeispiel, dieses kann vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können auch die konkreten Ausgestaltungen der Vorrichtung zur Kühlung von Solarzellen in anderer Form als in der hier beschriebenen folgen. Ebenso kann die Vorrichtung zur Kühlung von Solarzellen in einer anderen Form ausgestaltet werden, wenn dies aus Platzgründen bzw. designerischen Gründen notwendig ist. Weiter schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.In the described device for cooling solar cells is an embodiment, this can be modified by one skilled in the art to a large extent, without departing from the scope of the invention. In particular, the specific embodiments of the device for cooling solar cells in other forms than follow in the described here. Likewise, the device for cooling solar cells can be configured in another form, if this is necessary for reasons of space or designerischen reasons. Further, the use of the indefinite article "on" does not preclude that the features in question may also be duplicated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: WasserauffangrinneWater collecting gutter
22: Überlaufoverflow
33: Zwischenbehälterintermediate container
44: Fallleitungpenstock
55: Unterirdisches RegenauffangbeckenUnderground rainwater catchment basin
66: Wärmetauscherheat exchangers
77: Steigleitungriser
88th: Pumpepump
99: WasserverteilungsrinneWater distribution channel
1010: Photovoltaikanlagephotovoltaic system

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 202007002087 U1 [0002]

Claims

Device for cooling solar cells, characterized in that the device for cooling solar cells above a solar cell-containing photovoltaic system 10 arranged water distribution channel ( 9 ) and one below the photovoltaic system 10 arranged water catchment channel ( 1 ), which by a conduit system, which by a rain catch basin ( 5 ) for cooling the water and a pump ( 8th ) are connected.

Device for cooling solar cells according to claim 1, characterized in that from the water collecting channel ( 1 ) effluent water first in an intermediate container ( 3 ).

Device for cooling solar cells according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate container ( 3 ) an overflow ( 2 ) and / or has a water supply line.

Device for cooling solar cells according to one of the preceding claims, characterized in that the rain collecting basin ( 5 ) a heat exchanger ( 6 ) having.

Device for cooling solar cells according to one of the preceding claims, characterized in that