DE2646877A1

DE2646877A1 - Vorrichtung zur umwandlung von sonnenenergie

Info

Publication number: DE2646877A1
Application number: DE19762646877
Authority: DE
Inventors: Henri Durand; Geert Jan Naaijer
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-10-31
Filing date: 1976-10-16
Publication date: 1977-05-12
Also published as: JPS5255485A; US4100427A; DE2646877C2; FR2330180A1; GB1570985A; CA1108232A; IT1075793B; FR2330180B1; AU508905B2; JPS6123757B2; AU1906476A

Description

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ΝΛ'. Philips' üio^.iüSTipsnfubnekeB

"Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenenergie".

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Speisungsenergie für ein Verbrauchsgerät, wobei diese Vorrichtung mit Photozellen zur Umwandlung der Sonnenenergie in elektrische Energie und mit elektrischen Akkumulatoren versehen ist, die die von den Photozellen gelieferte Energie speichern können. Eine derartige Vorrichtung ist aus der französischen Patentschrift 2.04i.2k3 bekannt. In dieser Patentschrift ist ein automatisches System zur Anpassung eines Gleichstromgenerators mit veränderlichen Charak-

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teristiken (Pliotozellen) an ein Verbrauchsgerät beschrieben.

In einer Vorrichtung der eingangs genannten Art werden tagsüber die Akkumulatoren von den Sonnenzellen aufgeladen. Die gespeicherte Energie wird zum Antreiben eines Elektromotors, z.B. des Motors einer Vasserpumpe in sehr sonnigen und trockenen Gegenden, benutzt. Die gespeicherte Energie kann für zahlreiche andere Zwecke, z.B. für Beleuchtung mittels eines Glühlampcnfadens, angewandt werden.

In Vorrichtungen, die Sonnenergie benutzen, ist wegen der Unregelmässigkeit in der von der Sonne emittierten Strahlungsenergie ein Energieakkumulator erforderlich. Diese Strahlungsenergie wechselt in einem täglichen Zyklus und ist weiter von klimatologischen Bedingungen abhängig. Im Falle von Sonnenzellenpaneelen, die entweder fest angeordnet sind oder für die verschiedenen Saisons verschiedene Orientationon aufweisen, ist die aufgefangene Strahlungsenergie' von dem Neigungsfaktor der Sonne in bezug auf die Normale auf den Paneelen abhängig. Die von einem photoelektrischen Generator gelieferte elektrische Energie weist also zeitliche Änderungen auf, wodurch beim ■Fehlen einer Einheit zur Speicherung der erzeugten Energie bestimmte Anwendungsmöglichkeiten Schwierigkeiten bereiten oder sogar ausge-

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geschlossen sind.

Der elektrische ¥iderstand eines Gleichstrommotors, der in einer Sonnenenergie benutzenden Vorrichtung z.B. zum Aufpumpen von Wasser verwendet wird, weist einen derart geringen elektrischen Widerstandswert auf, dass die Jouleschen Verluste beschränkt werden und eine maximale Ausbeute erhalten wird.

Der Akkumulator muss dann einen grossen elektrischen Strom liefern, wodurch die Lebensdauer bestimmter Elemente der Vorrichtung beeinträchtigt wird.

Um ein gleichmässiges Einschwingen des Motors zu gestatten, sind bekannte Vorrichtungen mit Strombegrenzungsschaltungen versehen. Die Anwendung derartiger Schaltungen kann Probleme ergeben. Ausserdem verbrauchen diese Schaltungen selber auch Energie.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die die obengenannten Nachteile nicht aufweist, einfach aufgebaut ist, zuverlässig ist, eine hohe Ausbeute aufweist und regelmässig arbeitet.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Photozellen und deren Zwischenverbindungen derart sind, dass der insgesamt von den Photozellen während einet optimalen Sonnenstrahlung gelieferte Spitzenstrom gleich oder

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etwas grosser als der nominale Strom durch das Verbrauchsgerät ist, und dass die Vorrichtung Schaltmittel enthält, mit deren Hilfe wenigstens beim Einschwingen des Verbrauchsgeräts das Verbrauchsgerät mit den Avisgangsklemmen des Photozellengebildes verbunden wird, so dass beim Einschwingen der Strom durch das Verbrauchsgerät durch den von den Photozellen gelieferten Strom.bestimmt wird.

Nach der Erfindung wird die Tatsache benutzt, dass die Photozellen als Stromquellen verwendet werden können. Solange die Spannung an den Photozellen einen bestimmten Wert unterschreitet, liefern diese Zellen einen praktisch konstanten von der Spannung über den Zellen unabhängigen Strom. Beim Einschalten des' Verbrauchsgeräts, z.B. eines Motors, begrenzen die Photozellen den dem Verbrauchsgerät gelieferten Strom.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a .eine bekannte Vorrichtung, .die mit einer Strombegrenzungsschaltung versehen ist,

Fig. 1b ein Beispiel einer derartigen Schaltung,

Fig. 1c die in der Vorrichtung nach Fig. 1a auftretenden elektrischen Grossen,

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Fig. 2 die ¥irkung der Vorrichtung nach. Fig. 1a,

Figuren 3a, 3b und h Ausführungsformen einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 5 ein Beispiel eines Schaltbildes der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 6 die Wirkung einer Vorrichtung nach Fig. 3a oder Fig. 3b, und

Fig. 7 Strom-Spannungs-Kennlinien.

In der Vorrichtung nach Fig. 1a ist die aus einem Motor M bestehende Belastung direkt mit den Klemmen der Akkumulatoren A₁ und A_p verbunden. Das Anlassen des Motors, das, wenn die Vorrichtung zum Aufpumpen von Wasser aus einem Brunnen verwendet wird, mit dem Anfang eines Pumpzyklus zusammenfällt, wird von dem Ladungszustand (u ) der Akkumulatoren ge-

el

steuert. Die Motorpumpengruppe lässt an, ehe der Akkumulator überladen ist.

Sobald die Spannung über den Akkumulatoren

eine (niedrige) Schwellwertspannung U . erreicht,

asx

wird ein Pumpzyklus beendet. Die Akkumulatorspannung wird von einem System S₁₁ detektiert, das dafür¹ sorgt, dass die Begrenzungsschaltung L₁₁ beim Anlassen eingeschaltet und nach der Übergangsperiode des Anlass— Vorgangs kurzgeschlossen wird.

Die Strombegrenzungsschaltung L₁₁ kann aus Widerständen mit gleichmässig abnehmenden Werten,, 709819/0835

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einem automatischen Rheostat oder einer Anordnung verschiedener parallelgeschalteter Transistoren (siehe Fig. 1b) bestehen.

In Fig. 1c sind die Kurven dargestellt, die

den zeitlichen Verlauf des Stromes I durch den Morn

tor, der Akkumulatorladung Q = I ,. (wobei I der

AcL Tj a

Strom durch die Akkumulatoren ist) und der Spannung U über den Akkumulatoren zeigen. Wenn die Ladung der Akkumulatoren den Wert Q erreicht, wird der Motor angelassen. Wenn die Spannung über den Akkumulatoren auf U abgenommen hat, wird ein Pumpzyklus beendet.

Die Wirkung als Funktion der Zeit der Vorrichtung nach Fig. 1a ist in Fig. 2 veranschaulicht. Darin zeigen

- die Kurve C₁ den Verlauf des von den Photozellen BPX abgegebenen Stroms,

- die Kurve C_ die Ladeperioden der Akkumulatoren, und

- die Kurve C„ die Pumpzyklen Ύ*"·.» To' Ii usw.

Fig. 2 zeigt deutlich den intermittierenden Charakter der Wirkung dieser Vorrichtung. Die von den Photozellen gelieferte Spitzenleistung ist niedriger als der nominale Energiebedarf des Verbrauchsgerätes,

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insbesondere wenn das Verbrauchsgerät aus einer Motorpumpe besteht.

Die effektive tägliche Dauer des intermittierenden Pumpvorgangs (und somit der tägliche Durchfluss) ist der Anzahl von Photozellenpaneelen proportional. Die von der Vorrichtung nach Fig. 1a gespeiste Pumpe wirkt im allgemeinen nur während ziemlich kurzer Zeit; bei starker Sonnenstrahlung Vrird der Motor jeden Tag viele Male angelassen. Das Strombegrenzungssystem L₁₁ in Fig. la wird jeweils beim Anlassen des Motors Energie verbrauchen. Dieser Verbrauch ist reiner Verlust. Ausserdem wird das Strombegrenzungssystem verwickelter, je nachdem seine Zuverlässigkeit grosser sein muss. Es könnte in Erwägung gezogen werden, das Strombegrenzungssystem fortzulassen. Dann werden aber die Schaltkreise und die Akkumulatoren hohen elektrischen Strömen ausgesetzt. Weiter werden bestimmte Elemente des Motors jeweils beim Anlassen infolge der grossen Ströme warm werden, wodurch diese Elemente beeinträchtigt werden.

Nach der Erfindung wird während der Anlassperiode das Verbrauchsgerät an die Klemmen der Photozellen angeschlossen. Dann braucht keun Strombegrenzungssystem verwendet zu werden. Eine Photozelle kann nämlich als ein einen konstanten Strom liefernder Generator betrachtet werden, solange ihre Spannung

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eine bestimmte Schwellwertspannung unterschreitet, die nachstehend als Kniespannung bezeichnet wird (siehe U in Fig. 7)· Für eine die Kniespannung überschreitende Spannung nimmt der von den Photozellen gelieferte Strom erheblich ab. Andererseits ist der von den Photozellen gelieferte Strom von der Beleuchtungsstärke abhängig.

In den Vorrichtungen nach den Figuren 3a, 3b und h sind die Akkumulatoren über Dioden mit den Photozellen verbunden. Die Dioden zwischen den Photozellen und den Akkumulatoren erfüllen verschiedene Funktionen:

- Der Akkumulator kann sich nicht über die Photozelle entladen; die gespeicherte

. Energie kehrt also nicht als reiner Ver-• lust zu den Photozellen zurück;

- während der Anlassperiode des Motors sind die Dioden gesperrt, und die Spannung des Motors, die seiner Geschwindigkeit propor-

i-Lo.. tional ist, kann anfänglich sehr niedrig sein. Die Akkumulatoren werden dann während dieser Periode zeitweilig ausgeschaltet;

- wenn von Reihenschaltung (z.B. 2k V) zu Parallelschaltung (12 V) der Akkumulatoren übei'gegangen wird, kann keine ausserordent·

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liehe Stromspitze .zwischen den beiden Akkumulatorzweigen auftreten, wenn diese nicht genau im Gleichgewicht sind.

Da der von den Photozellenpaneelen bei optimaler Sonnenstrahlung gelieferte Spitzenstrom grosser als der von dem Verbrauchsgerät (z.B. Wasserpumpenmotor) aufgenommene nominale Strom gewählt wird, ist die Wirkung fast kontinuierlich. Im Falle, in dem die Akkumulatoren aufgeladen sind und die Photozellenpaneele einen Strom liefern, der kleiner als der Anlassstrom des Verbrauchsgeräts ist, was sich insbesondere ergeben kann, wenn die Sonnenstrahlung nach schwach, ist (im allgemeinen jeden Morgen), können die Akkumulatoren nicht überladen werden, dadurch, dass der Relaiskontakt S₁ geschlossen ist. Dieser Kontakt wird geschlossen, wenn das Steuersystem S₁ (oder S„ ) eine Akkumular-orspannung detektiert, die grosser als eine Schwellwertspannung U ist. Dann kann der von den Photozellen gelieferte Strom den Motor durchlaufen, wodurch eine überlastung der Akkumulatoren vermieden wird.

In demselben Falle kann es oft erwünscht sein, dennoch das Verbrauchsgerät (z.B. den Motor einen Wasserpumpe) einschwingen zu lassen, bis die nominale Geschwindigkeit erreicht ist. Dies kann mit der Anordnung nach Fig. 4 erzielt werden. In

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dieser Anordnung kann das Verbrauchsgerät arbexten, auch, wenn die Sonnenstrahlung schwach ist. Die Anordnung nach Fig. h kann mit Hilfe automatischer Schaltmittel erhalten werden, die für die Menge Sonnenstrahlung empfindlich sind. In Fig. k sind zwei Photozellenpaneele, gleich wie zwei Akkumulatoren, parallelgeschaltet. Beide Gruppen Energieelemente liegen in Reihe mit dem Verbrauchsgerät, vorzugsweise über eine Halbleiterdiode.

Beim Anlassen des Motors ist die Spannung über dem Motor sehr gering, weil die Gegen-EMK (gegen-elektromotorische Kraft) des Motors klein ist. Z.B. ist bei einem Innenwiderstand des Motors R = 0,1 _Q. und einem Strom I = 10 A, U motor = 1 V. In Fig. h ist dann die Spannung am Punkt B in bezug auf die Spannung am Punkt A z.B. 2 V. Über den Akkumulatoren, die aufgeladen und parallelgeschaltet sind, tritt dann ein Potentialunterschied von 12 V auf. Die Spannung über den Photozellen .ist dann 10 V, aber in negativem Sinne. Der Arbeitspunkt der Photozellen befindet sich dann im Quadranten Q„ der Fig. 7· Ini Falle der Fig. 3b befindet sich dagegen der Arbeitspunkt der Photozellen beim Anlassen im Quadranten Q₁.

Der Motor, dessen Drehmoment von dem den Motor durchlaufenden Strom abhängig ist, lässt tloh

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an und erreicht dann seine nominale Geschwindigkeit. Es tritt eine Gegen-EMK auf,' die auf einen Wert von z.B. 23 V zunimmt, welche Spannung erreicht wird, wenn sich der Motor mit der nominalen Geschwindigkeit dreht. Zu gleicher Zeit verschiebt sich der Arbeitspunkt der Photozellen zu dem Quadranten Q₁, bis der Schnittpunkt der Kurve, die den von den Photozellen gelieferten Strom als Funktion der Sonnenstrahlung darstellt, mit der geraden Belastungskurve erreicht ist (siehe Fig. 7).

In der Anordnung nach Fig. 4 kann das Verbrauchsgerät auch einschwingen und danach normal ar-'' beiten, d.h. sich mit einer nominalen Motorgeschwin-digkeit drehen, wenn der Strom I , der von jedem Photozellenpaneel geliefert wird, klein ist. Falls zwei Photozellenpaneele vorhanden sind, kann I die Hälfte des nominalen Stroms durch den Motor sein. Je nach der Beleuchtung kann weiter die Anzahl parallelges.chalteter Akkumulatoren und Photozellenpaneele, erhöht werden, so dass der Strom noch weiter verringert werden kann. ^!

Nachdem .eine Anlassperiode vergangen ist, kann zu der Anordnung nach Fig. 3& oder 3b umgeschaltet werden. Die Sehaltsysteme, die in Figuren 3a und 3b dargestellt sind, bestehen aus Schwellwertdetektoren S₁ ,S₀ oder S₁. ,S^₁ . Diese Schwellwert-

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detektoren können Operationsstromverstärker oder einfache Spulen sein, die die Relais S₁JSp schalten.

Ein derartiges Schaltsystem wirkt wie folgt: S₁ wird geschlossen, entweder falls die Akkumulatoren aufgeladen sind und die Photozellenpaneele einen Gesamtstrom I liefern, der den Anlassstrom des Verbrauchsgeräts unterschreitet, oder falls der Stromdetektor B von einem Strom durchlaufen wird, der einen hohen Schwellwertstrom I überschreitet,

pss '

also wenn die Photozellen gut der Sonne ausgesetzt werden. S wird geschlossen, sobald der Motor die ge\iriinschte Geschwindigkeit erreicht hat (ein ge schwun gener Betrieb) , wobei die Spannung über dem Motoi" (U ) etwa gleich der Spannung der Akkumulatoren (U ) ist.

3.

S wird geöffnet, wenn der Strom einen niedrigen Schwellwertstrom I . unterschreitet. Dann kann S geöffnet werden, sobald die Spannung der Akkumulatoren den niedrigen Schwellwert U . erreicht, so dass diese Akkumulatoren geschützt werden. In der Parallelschaltung nach Pig. 3b ist die verfügbare Spannung über den Photozellen sowie über den Akkumulatoren zweimal niedriger. Demzufolge beträgt dann die Geschwindigkeit des Motors die Hälfte seiner Geschwindigkeit in der Reihenschaltung. In der Anordnung nach Fig. 3b kann die Pumpe bei einer Menge Sonnenstrahlung angelassen werden, die gleich der Hälfte der

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Menge Sonnenstrahlung ist, die zum Anlassen des Motors in der Anordnung nach. Fig. 3a benötigt wird. Das Drehmoment der Motorpumpengruppe ist praktisch dem Strom proportional. Im Falle der Fig. 3b dreht sich der Motor mit der halben Geschwindigkeit. Die Ausbeute ist nur wenig niedriger als in Fig. 3&,

Jn Fig. 5 sind beispielsweise die Mittel dargestellt, mit deren Hilfe von einer der Anordnungen nach Fig. 3a, 3b und 4 (Reihenanordnung, Parallelanordnung bzw. Reihen-Parallelanordnung) zu einer anderen dieser Anordnungen umgeschaltet werden kann. Im Schaltbild nach Fig. 5 entsprechen die Punkte A,· B und C den Punkten A, B und C der Figuren 3a, 3b und k. Die Anordnung nach Fig. 3a. entspricht der mit einer vollen Linie angegebenen Lage der Schalter I bis 1^-. Die Anordnung nach Fig. 3b entspricht der mit einer gestrichelten Linie angegebenen Lage dieser Schalter. Wenn die Schalter I₁ bis T^ die mit einer punktierten Linie angegebene Lage einnehmen, ist die Anordnung nach Fig. 4 erhalten. Selbstverständlich müssen mittels eines Schaltbefehls alle Schalter gleichzeitig betätigt werden.

Die Bedingungen zum Schalten zwischen den unterschiedlichen Anordnungen werden nachstehend in Fig. 7 dargestellt.

In bezug auf die Wahl zwischen den unter-

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schiedlichen Anordnungen als Funktion der empfangenen Sonnenstrahlung kann, wenn z.B. zwei Photozellenpaneele zur Verfügung stehen, folgendes bemerkt werden:

Wenn die Sonnenstrahlung derart ist, dass ein Photozellenpaneel einen Strom I liefert, der mindestens gleich dem nominalen Strom I durch den

Motor ist, wird die Abwandlung nach Fig. 3a gewählt. Dann ist sichergestellt, dass das Verbrauchsgerät anlassen und arbeiten wird. Wenn dieses Verbrauchsgerät durch einen Motor gebildet wird, wird, wenn die gewählten Charakteristiken berücksichtigt werden, nach dem Vergehen der Anlassperiode sich der Motor mit nominaler Geschwindigkeit drehen, weil über diesem Motor die nominale Spannung steht.

I I

Venn I gleich -^- oder grosser als tj— aber pp t~ tt

kleiner als I ist, kann eine Anlassschaltung auf die an Hand der Fig. Jh oder der Fig. h beschriebene Weise ausgebildet werden.

Der 'Gleichstrommotor wird dann über den nominalen für das Anlassen erforderlichen Strom ver_r fügen. '

Im Falle der Fig. 3b wird die Geschwindigkeit des Motors die Hälfte der nominalen Geschwindigkeit betragen, während die Ladung der Akkumulatoren nicht abnehmen wird.

Im Falle der Fig. h wird die Ladung der Akku-

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mulatoren abnehmen. Dagegen wird die Geschwindigkeit des Motors den nominalen Wert erreichen.

Die Anordnung nach Fig. h bietet die interessante Möglichkeit, den Motor bei schwacher Sonnenstrahlung anzulassen und ihn dann auf seine nominale Geschwindigkeit zu bringen.

Das Diagramm nach Fig. 6 zeigt, wie eine Anordnung nach Fig. 3a. oder 3b zeitlich arbeitet. In Fig. 6 ist eine Zeitspanne von etwa zwei Tagen aufgetragen. Die Kurve I gibt den insgesant von den Photozellen abgegebenen Strom an. Nachts ist der Strom gleich Null. Tagsüber wird der Strom zunächst grosser als ein erster Pegel I . und dann grosser als ein zweiter Pegel I .

ps s

¥enn der Strom grosser als I ist, wird

ps s

der Motor bestimmt anlassen. · .

Venn der Strom kleiner als I ist, wird

pss

das Relais S₁ von der Spannung der Akkumulatoren geschlossen und kann innerhalb eines bestimmten Strombereiches angelassen werden. Das Anlassen ist naturgemäss unmöglich, wenn der Strom zu niedrig ist.

Die Perioden, während deren die Relais S und S geöffnet und geschlossen sind, sind in Fig. 6b angegeben. Der höhere Pegel deutet den geschlossenen Zustand eines Relais an.

In Fig. 6c ist die Geschwindigkeit der Motor-

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pumpengruppe (U/ ) dargestellt. In einer Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung wurde ein Gleichstrommotor mit Dauermagnet wegen der Ausbeute und der spezifischen Leistung angewendet. Die Geschwindigkeit OJ war dann der Spannung U nahezu proportional.

Der verwendete Motor wies folgende Charakteristiken auf:

- Nennspannung Zh V

- Leistung 400 W

- Nenngeschwindigkeit 1500 Umdrehungen/min.

Die festen Verluste sind nicht gross (Ausbeute 80 ^a) . Z.B. kann an diesen Motor über ein Getriebe eine Kolbenpumpe angeschlossen werden, die innerhalb eines grossen Bereiches von Geschwindigkeiten und Pumptiefen (mindestens bis zu einer Tiefe von 60 m mit. noch immer einer hohen Ausbeute) befrie digend arbeitet.

Fig. 6d stellt den Verlauf der Spannung über den Akkumulatoren dar. In diesen Akkumulatoren wird die überschüssige Energie gespeichert. Wenn die Sonne untergeht oder wenn der Himmel kurze Zeit bewölkt ist, wird die gespeicherte Energie an den Motor geliefert.

In dieser Aus führ-ung-sform der erfindungsgemässen Vorrichtung werden die üblichen Akkumulatoren

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mit einem verhältnismäasigv,- geringen Selbstentladungsfaktor verwendet. Eine Akkumulatorenbatterie bestellt aus vier Akkumulatoren, die in einer Reihenanordnung alle vier als eine einzige Gruppe in Reihe liegen und in Parallelanordnung in zwei Gruppen von zwei Akkumulatoren parallelgeschaltet sind. Die Kurven in Fig. stellen den Verlauf des von einem Photozellenpaneel gelieferten Stromes als Funktion der Spannung über den Photozellen dar. Die unterschiedlichen Kurven gelten bei verschiedenen Ferten der Stärke der Sonnenstrahlung (1 k¥/m², 2/3 kW/m², I/3 k¥/m²). In Fig. 7 sind weiter die Kniespannung U und die Spannungen dargestellt, die zu den Schnittpunkten der Kurven mit der Belastungskurve gehören, die im Idealfall eine waagerechte Gerade ist.

Da insbesondere im Falle einer Kolbenpumpe (vor allem wenn ein gut bemessenes Schwungrad verwendet wird) das von dem ( Gleichstrommotor (mit Dauermagnet zu liefernde Drehmoment verhältnismässig konstant und praktisch unabhängig von der Geschwindigkeit für eine gegebene Pumpanlage im eingeschwungenen Zustand ist, ist der Strom durch den Motor nahezu konstant und von der Spannung des Motors praktisch unabhängig. Dies ist in Fig. 7 durch die idealisierte gerade Belastungskurve des Motorpumpengebxldes dargestellt. Fig. 7 ist in die Quadranten Q₁ und Q„ un-

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terteilt. Wenn man von Q„ her einer der Kurven folgt, wird der Punkt N, an dem die Spannung über dem Photozellenpaneel gleich Null ist, erreicht. An diesem Punkt kann von der Anordnung nach Fig. 4 zu der Anordnung nach Fig. 3t> umgeschaltet werden. Am Punkt M kann zu der Anordnung nach Fig. 3a umgeschaltet werden.

Aus Fig, 7 ist weiter ersichtlich, dass ohne

Akkumulatoren ein wesentlicher Überschuss an Strom I

(und also an Leistung), der grundsätzlich verfügbar ist, nur eine verhältnismässig geringe Erhöhung der Spannung des Motors und der Geschwindigkeit des Motors und somit der Nutzleistung des Motors herbeiführt.

Durch Anwendung einer Akkumulatorenbatterie wird der ganze überschuss an Strom I zeitweilig gespeichert. Die Nennspannung der Batterie ist etwas unterhalb der Kniespannung der Photozellen gewählt. Die in Fig. 7 dargestellten Kurven sind charakteristisch diejenigen von Siliciumphotozellen. Die in der Akkumulatoren—batterie gespeicherte elektrische Energie wird während der Periode abgegeben, in der der Strom I selber auf einen Wert abgenommen hat, der niedriger als der nominale Strom durch den Motor ist. Die Kapazität der Batterie ist dem periodisch vorhandenen Überschuss an Ampere/Stunden angepasst.

Bei einer Ausführungsform der erfindungs-

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gemässen Vorrichtung, die mit einem Motor von etwa 400¥ bestückt war, war die von der'Photozellen gelieferte Spitzenleistung gleich oder etwas höher als 400 ¥.

Die betreffende Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in Motorleistung weist die folgenden Vorteile auf:

- sie ist dank dem Fehlen eines gesonderten Strombegrenzungssysteme einfach aufgebaut;

- dadurch wird die verfügbare Energie völlig ausgenutzt und ist die Zuverlässigkeit der Vorrichtung gross;

- die Vorrichtung ist weiter preiswert und arbeitet regelmässig,

Die Erfindung wurde an Hand einer Speisung für eine Wasserpumpe erläutert. Es sind jedoch zahlreiche andere Anwendungen der Erfindung denkbar. Insbesondere ist dabei an die Speisung eines Verbrauchsgeräts zu denken, das Einschalterschexnungen aufweist.

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Claims

Pat en t an Sprüche:

1.j Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Speisungsenergie für ein Verbrauchsgerät, wobei diese Vorrichtung mit Photozellen zur Umwandlung der Sonnenenergie in elektrische Energie und mit elektrischen Akkumulatoren versehen ist, die die von den Photozellen gelieferte Energie speichern können, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Photozellen und deren Zwischenverbindungen derart sind, dass der insgesamt von den Photozellen während einer optimalen Sonnenstrahlung gelieferte Spitzenstrom gleich oder etwas grosser als der nominale Strom durch das Verbrauchsgerät ist, und dass die Vorrichtung Schaltmittel enthält, mit deren Hilfe wenigstens beim Einschwingen des Verbrauchsgeräts das Verbrauchsgerät mit den Ausgangsklemmen des Photozellengebildes verbunden wird, so dass beim Einschwingen der StI¹Om durch das Verbrauchsgerät durch den von den Photozellen gelieferten Strom bestimmt wird.

2. Vorx'ichtung nach Anspx'uch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Ladezustand der Akkumulatoren und der von den Photozellen gelieferte Strom detektiert werden, während weiter von den Dotoktionsmltteln betätigte. Schaltmittel vorhanden sind, mit deren Hilfe die Photozellenpaneele und Akkuimilatoren in Reihe, parallel oder in Reihen-Parallelanordmrag geschaltet vorder

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