DE202019000308U1

DE202019000308U1 - SoLar-Wind-Hybridanlage

Info

Publication number: DE202019000308U1
Application number: DE202019000308.8U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2019-02-18
Anticipated expiration: 2029-01-23

Abstract

Solar-Wind-Hybridanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktion auf einen kreisrundem Drehgestell (1) mit einem mittig installierten Adapter (1a) und Stellmotor (1b) sitzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine einachsig nachgeführte Wind-Solar-Hybridanlage in modularer Bauweise. Die hybride Vorrichtung beinhaltet drei regenerative Energienutzungsarten wie Photovoltaik, Solarthermie und Windkraft.
Der Aufbau stellt sich folgendermaßen dar: Eine Seite des Konstrukts ist mit neun halbzylindrischen Hohlspiegel versehen. Der Anstellwinkel der parabolen Reflektoren beträgt 60 Grad zur waagerechten Ebene. In der Brennlinie der Parabolrinnen verlaufen die Absorberrohre, die das hochtemperierte Wärmeträgermedium weiterleileiten. Auf der Gegenseite der Rinnenmodule befinden sich spiegelgleich neun Photovoltaikpaneele im selben Ausrichtungswinkel wie die Parabolmodule.
Vorteilhaft ist die einachsige horizontale Drehung der Hybridanlage. Je nach Energiebedarf dreht man die PV-Module in die Sonne, um elektrischen Strom zu produzieren. Oder man führt die Hohlspiegel der Sonne nach, um Hochtemperaturwärme zu erzeugen.
Das Nachführen der Anlage erfolgt zeitsynchron dem Sonnenstand mit Hilfe eines Stellmotors.
Die zwei solaren Modularten sind stationär auf dem Chassis angeordnet. Der festgelegte Einfallswinkel vo 60 Grad zur waagerechten Ebene ermöglicht eine optimale Sonneneinstrahlung während der tageszeitlichen Gesamtscheindauer.
Die solarthermische Nutzanwendung sieht wie folgt aus: In der Funktion eines Parabolspiegels wird die Solarstrahlung auf die Fokallinie des Absorberrohrs der halbzylindrischen Reflektoren gebündelt. Der Solarabsorber heizt sich entsprechend dem Konzentrationsverhältnis der fokussierenden Parabolrinne auf.
Durch das Hohlrohr des Absorbers strömt
ein flüssiges Arbeitsfluid (Wasser Thermoöl), dass die solare Wärme aufnimmt und diese an einem thermodynamischen Kreislauf abgibt. Die Kollektormodule sind zusätzlich mit einer flachen Doppelglasabdeckung gegen Wärmeabstrahlung isoliert. Die Nachführung erfolgt durch eine Nachlaufsteuerung, gemäß der Sonnenlaufbahn in Ost-Westrichtung. Die Nachlaufführung der PV-Paneefe erfolgt nach dem gleichen Prinzip wie bei den Rinnenspiegel.
Ein drittes konstruktives Element der Hybridanlage ist die Montage eines Vertikalachsenläufers in Form eines dreiflügeligen H-Darrieus-Rotors mit Teleskopverbindungsarmen. Die Rotorarme sind längsvariabel ausgelegt. D.h. bei zunehmender Windstärke vergrößert sich der Rotorradius. Die Folge ist bei Verdoppelung des Rotordurchmessers eine Vervierfachung des Windenergiepotenzials.
Nachteile bei dieser Bauart entstehen, wenn die Solaranlage nur Solarthermie generiert. Drei energetische Nutzungsformen wie Photovoltaik, Solarthermie und Windkraft in einer konstruktiven Konfiguration ist nicht Stand der Technik. Die hier beschriebene Solar-Wind-Hybridanlage vereinigt technisch in hybrider Form alle drei regenerativen Energietechniken in einer Konstruktion.
Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, eine Anordnung der anfangs genannten Bauart zu konstruieren, der den dargestellten Nachteil beseitigen soll.
Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, die Hybridanlage nicht nur solarthermisch, sondern auch photovoltaisch und windenergetisch zu nutzen. Erreicht wird dieses Ziel durch eine hybride Konstellation der genannten solaren Modularten und die Anordnung eines H-Darrieus-Rotors auf einer gemeinsamen, drehbaren Plattform.
Aus der nachfolgenden Beschreibung, der perspektivischen und schematischen Darstellung der Solar-Wind-Hybridkonstruktion, soll die Erfindung ausführlich erläutert werden.

1: Schematische und perspektivische Darstellung der Hybridanlage: hier speziell die Abbildung der schräg angeordneten Parabolrinnenmodule.
2: Schematische und perspektivische Darstellung der Hybridanlage: hier speziell die Abbildung von schräg angeordneten Photovoltaikmodulen als Solarpaneele.
3: Schematische und perspektivische Darstellung des kreisrunden Drehgestell.
4: Schematische und perspektivische Gesamtdarstellung der drehbaren Solar-Wind-Hybridanlage.

Wie aus den vier Darstellungen (1-4) zu ersehen ist, besteht die Solar-Wind-Hybridanlage aus schräg angeordneten Photovoltaikmodulen 5a-i, Parabolrinnenkonzentratoren 3a-i, 4a-i und einen H-Darrieus-Rotor 6a-c, 7a-c, 8a-c, 9.
Diese Komponenten sind auf einem kreisrunden Drehgestell 1 mit Adapter 1 b (zur Weiterleitung eines Fluids), ein Nachführmotor 1 b und ein Chassis 2, installiert.
Die Solarabsorber 4a-i der Hohlspiegel 3a-i befinden sich in der Brennlinie der Reflektoren 3a-i. Transparente Abdeckungen reduzieren thermische Energieverluste.
Die Aufgabe bei dieser Hybridkonstruktion wird darin gesehen, zwei verschiedene solarenergetische Anwendungsformen in einem modularen Konstrukt 3a-i,5a-i zur Nutzung bringen. Auch eine Windturbine 6-9 kommt auf der Anlage zum Einsatz. Es handelt sich hier um einen H-Darrieus-Rotor 6a-c. Mit Hilfe des Drehgestells 1 läßt sich der gesamte Aufbau um 360 Grad drehen. Je nach Bedarf werden entweder die Parabolrinnenmodule 3a-i oder die Solarzellenmodule 5a-i in die Sonne gedreht. Beide Konstrukte sind stationär auf dem Chassis montiert. Die Ausrichtung erfolgt in einem festen Einfallswinkel von 60 Grad zur horizontalen Ebene. So wird für beide Modularten während der gesamten tageszeitlichen Sonnenscheindauer höchste Wirkungsgrade erzielt.
Die bodennahe Platzierung der Hybridanlage ermöglicht eine Reduzierung der Windlasten und weist eine optimale Flächennutzung aus. Durch die einachsige Nachführung und die schräge Winkelanordnung der Module wird bis zu 30% mehr Solarenergie erzielt als bei stationär aufgeständerten Solaranlagen. Die Verschattung der einzelnen Elemente hält sich in zu vernachlässigen Grenzen. Denn: Bei einem Einstrahlungswinkel von 30 Grad ist kein Schattenwurf auf der Oberfläche der Module mehr vorhanden. Ab dem Winkelbereich nimmt die Strahlungsintensität proportional zu.
Der modulare Aufbau der Konstruktion ist platzsparend, einfach, energetisch wirkungsvoll und kostengünstig. Eine weitere Steigerung des Energiepotential stellt der H-Darrieus-Rotor mit seinem größerwerdenden Rotordurchmesser bei zunehmenden Windverhälnissen. Das Ergebnis ist eine Erhöhung der Gesamtenergiebilanz der Solar-Hybrid-Anlage. Das Doppelmodulsystem mit einer integrierten Windturbine stellt in seiner Kompaktheit und Komplexität eine ideale, mobile und autarke (regenerative) Energiestation der Zukunft dar.

Claims

Solar-Wind-Hybridanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktion auf einen kreisrundem Drehgestell (1) mit einem mittig installierten Adapter (1a) und Stellmotor (1b) sitzt.
Solar-Wind-Hybridanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Chassis (2) neun Parabolrinnen (3a-i) mit neun Absorberrohre (4a-i) in einem Winkel von 60 Grad (von der horizontalen Ebene aus gesehen) angeordnet sind.
Solar-Wind-Hybädanlage nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, das auf der entgegengesetzten Seite der Parabolrinnenmodule (3a-i) symmetrisch die neun Solarpaneele (5a-i) im selben Winkel wie die Hohlspiegel (3a-i) installiert sind.
Solar-Wind-Hybridanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein dreiblättriger H-Darrieus-Rotor (6a-c) mit drei längsvariablen Teleskoprotorarmen(7a-c) und einer dreiflügeligen Anlaufhilfe (8a-c) auf einem Mast (9) (mittig im Chassis) installiert ist.