DE202013104917U1

DE202013104917U1 - Device for optimizing the efficiency of a photovoltaic system

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Publication number: DE202013104917U1
Application number: DE201320104917
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-04
Filing date: 2013-11-04
Publication date: 2015-02-05
Anticipated expiration: 2023-11-05

Abstract

Vorrichtung zur Optimierung des Wirkungsgrades einer Photovoltaikanlage mit auf dem Dach (1) eines Gebäudes angeordneten Solarzellen (3) und mindestens einem das Dach (1) durchdringenden Schornstein (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Schornstein (2) mindestens teilweise einfahrbar ausgebildet ist und der Einfahrvorgang in Abhängigkeit des Schattenwurfes (4) des Schornsteins (2) auf die Solarzellen (3) auslösbar ist.Device for optimizing the efficiency of a photovoltaic system with solar cells (3) arranged on the roof (1) of a building and at least one chimney (2) penetrating the roof (1), characterized in that the chimney (2) is at least partially retractable and the retraction process in response to the shadow (4) of the chimney (2) on the solar cell (3) can be triggered.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Optimierung des Wirkungsgrades einer Photovoltaikanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for optimizing the efficiency of a photovoltaic system according to the preamble of claim 1.

Photovoltaikanlagen haben in den vergangenen Jahren, nicht zuletzt aufgrund der steuerlichen Förderung, erhebliche Verbreitung gefunden und finden sich in vielen Gemeinden im Bundesgebiet, teilweise fast schon flächendeckend, auf den Dächern von Häusern, Hallen und anderen Gebäuden. Auf dem Dach angeordnet sind Solarkollektoren, welche in der Regel auf der Basis von Halbleitern arbeiten und aus dem auf sie treffenden Sonnenlicht Strom erzeugen. Dieser wird einer nachgeschalteten Steuereinheit zugeführt, welche den Strom nach Aufbereitung, insbesondere durch Wechselrichtung, entweder in das interne Stromnetz des Gebäudes oder in das öffentliche Netz einspeist.Photovoltaic systems have found in recent years, not least due to the tax incentives, widespread and found in many communities in the Federal territory, sometimes almost nationwide, on the roofs of houses, halls and other buildings. Arranged on the roof are solar collectors, which usually work on the basis of semiconductors and generate electricity from the sunlight that hits them. This is fed to a downstream control unit, which feeds the power after treatment, in particular by changing direction, either in the internal power system of the building or in the public network.

Bekanntermaßen funktionieren Photovoltaikanlagen nur dann mit hohem Wirkungsgrad, wenn die Sonne scheint, insbesondere bei wolkenlosem Himmel. Ferner ist bekannt, dass Photovoltaikanlagen relativ empfindlich gegen Beschmutzung sind. Eine nur leichte, kaum sichtbare Verschmutzung der Oberfläche der Solarzellen kann zu einer Senkung des Wirkungsgrads um 10 bis 15% führen.As is known, photovoltaic systems only work with high efficiency when the sun is shining, especially in clear skies. It is also known that photovoltaic systems are relatively sensitive to contamination. An only slight, barely visible contamination of the surface of the solar cells can lead to a reduction of the efficiency by 10 to 15%.

Darüber hinaus hat es sich herausgestellt, dass in manchen Fällen trotz gereinigter Solarzellen und bei wolkenlosem Himmel der Wirkungsgrad der Photovoltaikanlage zu bestimmten Tageszeiten deutlich geringer ist und teilweise sogar Werte erreicht, die so gering sind, dass sie dem Wirkungsgrad bei verdecktem Himmel entsprechen.In addition, it has been found that in some cases, despite clean solar cells and cloudless sky, the efficiency of the photovoltaic system at certain times of day is significantly lower and sometimes even reaches values that are so low that they correspond to the efficiency in a covert sky.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Optimierung des Wirkungsgrades einer Photovoltaikanlage mit auf dem Dach eines Gebäudes angeordneten Solarzellen so zu optimieren, dass ein von der Tageszeit weitgehend unabhängiger, hoher Wirkungsgrad erzielt wird.It is therefore the object to optimize a device for optimizing the efficiency of a photovoltaic system with arranged on the roof of a building solar cells so that a largely independent of the time of day, high efficiency is achieved.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüche entnehmbar.This object is achieved with the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments are the dependent claims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:An embodiment of the invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. These show:

1: Eine Darstellung des Daches eines Gebäudes mit einem dieses durchdringenden Schornstein und darauf angeordneten Solarzellen; 1 : A representation of the roof of a building with a chimney pervading it and solar cells arranged thereon;

2: Einen Querschnitt durch einen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendbaren Schornstein. 2 : A cross-section through a chimney usable with the device according to the invention.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass der Schattenwurf von das Dach 1 durchdringenden Schornsteinen 2 einen erheblichen Einfluss auf den Wirkungsgrad der Photovoltaikanlage hat. Dies beruht nicht nur darauf, dass die im Schatten 4 des Schornsteins 2 liegende Teilfläche der Solarzellen 3 nicht mehr oder nur noch mit geringem Wirkungsgrad arbeitet, da diese Teilfläche, verglichen mit der Gesamtfläche der Solarzellen 3, nur relativ gering ist und allenfalls eine Verringerung des Wirkungsgrades von 1 bis 3% bewirken könnte. Der festgestellte Effekt ist vielmehr darauf zurückzuführen, dass die Solarzellen 3 auf dem Dach 1 elektrisch in Serie geschaltet sind und eine Beschattung zu einer Erhöhung des elektrischen Widerstandes der im Schatten liegenden Solarzellen 3 führt, mit der Folge, dass der Stromfluss durch alle in Serie mit der beschatteten Solarzelle 3 geschalteten Solarzellen 3 reduziert ist, auch wenn sich der Großteil dieser Solarzellen 3 im Sonnenlicht befindet.According to the invention it was recognized that the shadow of the roof 1 penetrating chimneys 2 has a significant impact on the efficiency of the photovoltaic system. This is not just based on being in the shade 4 the chimney 2 lying partial surface of the solar cells 3 no longer or only with low efficiency works, since this partial area, compared with the total area of the solar cells 3 , is only relatively small and could possibly cause a reduction in the efficiency of 1 to 3%. The observed effect is rather due to the fact that the solar cells 3 on the roof 1 electrically connected in series and a shading to increase the electrical resistance of the shaded solar cells 3 leads, with the result that the flow of current through all in series with the shaded solar cell 3 switched solar cells 3 is reduced, even if the bulk of these solar cells 3 in the sunlight.

Dieser negative Effekt kann erfindungsgemäß dadurch reduziert bzw. ganz beseitigt werden, dass der das Dach 1 durchdringende Schornstein 2 mindestens teilweise einfahrbar ausgebildet ist und der Einfahrvorgang in Abhängigkeit des Schattenwurfes 4 des Schornsteins 2 auf die Solarzellen 3 auslösbar ist.This negative effect can be inventively reduced or completely eliminated that the roof 1 penetrating chimney 2 is formed at least partially retractable and the entry process depending on the shadow 4 the chimney 2 on the solar cells 3 is triggerable.

Durch das Einfahren des Schornsteins 2 auf ein Niveau unterhalb oder mit der Oberfläche des Daches 1 wird der Schattenwurf 4 des Schornsteins 2 vermindert oder gänzlich beseitigt, so dass nicht nur die zuvor beschatteten Solarzellen 3 wieder ihren vollen Wirkungsgrad entfalten können, sondern auch wieder ein ungehinderter Stromfluss durch die gesamten Solarzellen 3 der Photovoltaikanlage ermöglicht wird.By retracting the chimney 2 to a level below or with the surface of the roof 1 becomes the shadow 4 the chimney 2 diminished or eliminated altogether, leaving not only the previously shaded solar cells 3 can again unfold their full efficiency, but also an unhindered flow of current through the entire solar cell 3 the photovoltaic system is enabled.

Das Einfahren des Schornsteins 2 ist insbesondere dann unproblematisch, wenn dieser in den Sommermonaten tagsüber nicht benötigt wird. Es wird vorzugsweise automatisch ausgelöst, und zwar durch einen oder mehrere auf dem Dach 1 befindliche Sensoren 5 zur Messung des Sonnenlichts. Diese detektieren, ob und an welchen Stellen eine Beschattung der Solarzellen 3 durch den Schornstein 2 stattfindet und lösen, sofern dies festgestellt wird oder sofern die Länge des Schattens 4 einen bestimmten Wert überschreitet, das Signal zum Einfahren des Schornsteins 2 aus.Retracting the chimney 2 is particularly unproblematic if it is not needed in the summer months during the day. It is preferably triggered automatically by one or more on the roof 1 located sensors 5 for measuring the sunlight. These detect whether and at which points shading of the solar cells 3 through the chimney 2 takes place and solve, if this is determined or provided the length of the shadow 4 exceeds a certain value, the signal for retracting the chimney 2 out.

Selbstverständlich kann die hierfür erforderliche Steuerung eine Sperrvorrichtung haben, die, z. B. bei benötigter Wirkung des Schornsteins, das Einfahren für diesen Fall verhindert.Of course, the control required for this purpose may have a locking device which, for. B. at the required effect of the chimney, the retraction for this case prevented.

Das Einfahren des Schornsteins 2 kann in einer bevorzugten Ausführungsform durch Teleskopieren erfolgen. Hierzu weist der Schornstein 2 eine obere und eine untere zylindrische Baueinheit 6, 7 auf, wobei beide Baueinheiten 6, 7 ineinander teleskopierbar sind. Die obere, zylindrische Baueinheit 6 ist in diesem Fall fest mit einer Gewindemutter 8 verbunden, welche von einer Gewindestange 9 durchdrungen wird, die wiederum durch einen Elektromotor 10 antreibbar ist, der mit der Gewindestange 9 z. B. über eine Gelenkwelle 11 verbunden ist. Sobald der Elektromotor 10 die Gewindestange 9 dreht, schiebt sich die zweite, obere Baueinheit 6 des Schornsteins 2 nach oben bzw. unten, führt also aus bzw. ein.Retracting the chimney 2 can be done by telescoping in a preferred embodiment. This is indicated by the chimney 2 an upper and a lower cylindrical assembly 6 . 7 on, with both units 6 . 7 telescopically telescoping. The upper, cylindrical unit 6 is in this case fixed with a threaded nut 8th connected by a threaded rod 9 is penetrated, in turn, by an electric motor 10 drivable with the threaded rod 9 z. B. via a propeller shaft 11 connected is. Once the electric motor 10 the threaded rod 9 turns, pushes the second, upper unit 6 the chimney 2 up or down, so leads out or a.

Claims

Device for optimizing the efficiency of a photovoltaic system with on the roof ( 1 ) of a building arranged solar cells ( 3 ) and at least one roof ( 1 ) penetrating chimney ( 2 ), characterized in that the chimney ( 2 ) is formed at least partially retractable and the retraction process in dependence of the shadow ( 4 ) of the chimney ( 2 ) on the solar cells ( 3 ) is triggered.

Device according to claim 1, characterized in that the chimney ( 2 ) at least two cylindrically formed and during the retracting telescoping units ( 6 . 7 ) having.

Device according to one of the preceding claims, characterized by at least one on the roof ( 1 ) of the building in the area of the solar cells ( 3 ) arranged sensor ( 5 ) for the detection of the shadow ( 4 ) and an attached control unit for triggering the retraction process after detection of the shadow ( 4 ).

Apparatus according to claim 3, characterized by several, on the roof ( 1 ) in the field of solar cells ( 3 ) distributed sensors ( 5 ), which are connected to the control unit.

Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that one of the telescopic units ( 6 . 7 ) by means of a threaded nut ( 8th ) and a penetrating, drivable threaded spindle ( 9 ) is telescopic.

Device according to claim 5, characterized in that the threaded spindle ( 9 ) by an electric motor ( 10 ) is drivable.

Apparatus according to claim 6, characterized in that between the electric motor ( 10 ) and threaded spindle ( 9 ) a propeller shaft ( 11 ) is arranged.