DE2750679A1

DE2750679A1 - Statischer solargenerator zur erzeugung von elektrischem strom und waerme aus sonnenenergie

Info

Publication number: DE2750679A1
Application number: DE19772750679
Authority: DE
Inventors: Hans Prof Dipl Ing Kratzer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-11-12
Filing date: 1977-11-12
Publication date: 1979-05-17

Description

TITEL: STATISCHE SOLARGENERATOR ZUR ERZEUGUNG VON ELEKTRISCHEM STROM UND WARME AUS SONNENLICHT.
(Zur Stromversorgung und zur Heizung und Brauchwaserversor<jung insbesondere für Ein- und Zweifamilienhäuser, Reihenhäuser, Bungalows etc.) Zweck des statischen Solargenerators ist es tagsüber sowohl die Wärmestrahlen als auch die Lichtquanten der Sonne auf möglichst gleicher optimaler Fläche (Dach) als Energieanteile der Sonne auszunutzen und sie entsprechend für die Nacht zu speichern z.B. den elektrischen Strom in Pufferbatterien (z.B. Nickel-Karmium-Batterien) und die Wärme in herkömmlichen Wärmespeichern. Der elektrische Gleichstrom wird über die Pufferbatterie einem statischen Wechselrichter zugeleitet, der den Gleichstrom in 220 V/50 Hz, bzw.
380 V/50 Hz mit hohem Wirkungsgrad umwandelt. Der Wärmespeicher speist eine Fußbodenheizung.
Stand der Technik: Beim herkölmllichen rotierenden Generator werden durch die Stromwirme (Ohm'sche Widerstände + Reibung + Eisenverluste) unerwünschte W.irmeverlusLe erzeugt, die meist durch Lüfter oder Kühlmittel wie H2 oder H2O zumeist ohne Ausnutzung entfernt werden.
Bekanntlich werden seit Jahren bei Nachrichtensateliten die Stromversorgung durch Silizium-Solarzellen bzw. allgemein ausdrückt durch photovoltarische Generatoren mit großer Zuverlässigkeit ausgerüstes. )iese photovoltarischen Elemente wandeln durch den sogenannten inneren Photoeffekt das Licht unmittelbar in elektrische Energie um. Diese photovoltarischen Elemente sind in verschiedenen Ausführungen heute auf der Basis von monokristallinem Silizium als aucll polykristallinem Silizium - wobei letztere wesentlich preisgünstiger sind - im Handel.
Es ist ebenfalls bekannt, und in zahlreichen Veröffentlichungen dargestellt, wie man Heizungswärme, Brauchwasserwärme durch Solarzellen, die schwarz gestrichen sind, vom Dach erzeugen kann.
Kritik des tandes der Technik: Es ist bekollnt, daß man durch Sonnenkollektoren im Sommer das notwendige Brai,chwasser für Einfamilienhäuser, Zweifamilienhäuser etc.
erzeugen kann. Auch an sonnigen Wintertagen ist es möglich, einen Teil der Heizung durch eine eingebaute herkömmliche Fußbodenheizung über einen Wärmespeicher zu decken. Jedoch sind die Ergebnisse noch nicht zufriedenstellend.
ni, direkte Erzeugung von Strom aus Licht wird heute für tcrrt'trL-sche Zwecke z.B. für automatische Wetterbeobachtungsstationen, UKW und Fernschumsetzer im Gebirge, Funkgeräte, Notrufsender etc. schon angewendet. Hier sind Solargeneratoren billiger als die Errichtung einer kilometerlangen Netzzuleitung. Die derzeit relativ noch hohen kosten für photovoltarische Elemente werden nach Auffassung des Erfinders genauso fallen, wie die Preise für elektronische Rechner, dil (rundmaterial, dotiertes Silicium, ist dasselbe. Man rechnet damit, eines Tages (im Jahre 1985)ca. 1000 DM/kW installierte Leistung.
At Bei dem statischen Solargenerator, gemäß Erfindung, sollen merkömunliche neuere Wärmesolarzellen mit photovoltarischen Elementen in einem Generator so kombiniert werden, daß bei möglichst optimaler Flächenausnutzung gleichzeitig Wärme und elektrischer Strom erzeugt wird. Iliermit wird die Ausnutzung der Solarenergie flächenmäßig weseitlich günstiger.
Lösung Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dergestalt gelöst, daß statt der wärmeabsorbierenden schwarzen Schicht auf den Sonnenkollektoren, schwarze, dünne photovoltarische Generatorzellen (z.B. polykristallines Silicium dotiert) mit guter Wärmeleitung und elektrischer Verbingung bie Oberfläche der Wärmesolarzellen oder des statischen Solargenerators bilden. Vgl. Figur 1, Figur 2 und Figur 3.
Der wichtige Effekt der Kombination ist, daß einerseits Sonnenwärme an das kühlere zuströmende Wasser oder sonstige Fluidunt abgegeben wird und andererseits durch das Wasser oder das Fluidum die photovoltarischen Stromerzeugerzellen gekühlt werden, wodurch ihre Stromabgabe (vlg. Figur 4 eines Standardelementes) wesentlich verbessert. Das Fluidum für Wärmeübertragung kann die photovoltarischen Elemente an der Ober- oder Unterfläche überströmen.
Ausführungsbeispiele: Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, nämlich in Fig. 1-3. Die photovoltarischen Zellen werden auf ein Kupferblech bzw. Weißblech gelötet oder elektrisch leitend bzw.
wärmeleitend mit diesem Blech verklebt und sofort in sich parallel geschaltet. Diese Solarzellenfangen das Sonnenlicht ein, verwandeln es in elektrische Energie und geben ihre Wärme an das Blech ab, die Wärme wird auf herkömmliche Weise abgeführt und einem Wärmespeicher zugeleitet, der elektrische Strom wird Pufferbatterien zugeleitet.
Die elektrische Schaltung der photovoltarischen Elemente ist technisch anlöst, durch Serienschaltung {Reihenschaltung) ergibt sich Spannungsvergrößerung, durch Parallelgchaltung von Zellen ergibt sich Strom-Vergrößerung.

Claims

Patentansprüche: Oberbegriff: Ein statischer Solargenerator, der mit derselben Fläche in Kombination sowohl Strom als auch Wärme von der Sonne her erzeugen kann, vorgesehen insbesondere zur Teil- oder autarken Strom- bzw. Wärme versorgung von Reihenhäusern, Bungalows, Ein- bzw. Zweifamilienhäusern oder auch für Notstromaggreqate.

Sennzeichnellder Teil: 1. DaclurcH gekennzeichnet, daß die photovoltarischen Elemente auf dcrsell>en Fläche sowohl durch den inneren Photoeffekt lJifl,t direkt in elektrischen Strom verwandeln, als auch die WYrlnc einfangen und die innere Wärme (durch den Stromfluß) an w-irmeleitende Bleche oder Röhrensysteme abgeben, wodurch die Wärme durch Wasser oder ein sonstiges Fluidum abgeführt werden kann, wodurch die Stromerzeugung gemäß Diagramm 4 in ihrem Wirkunqsrad verbessert wird.

Oberbegriff des Unteranspruchs: 2. Isuhender bzw. statischer Solargenerator nach Anspruch 1.

Kennzeichnender Teil des Unteranspruchs: 3. Dadurch gekennzeichnet, daß der statische Solargenerator des ganzen Tages in der Lage ist Strom und Wärme abzugeben bzw.

zu speichern. Beim Stromverbrauch im Haushalt handelt es sich um intermettierenden Betrieb, so daß es keinesfalls notwendig wird die gesamte elektrische Leistung, die im Haushalt u.u.

zur Mittagszeit bzw. Abendzeit gebraucht wird, auf dem Dach mittels Solargeneratoren zu installieren. Die Spitzenleistungen werden von der Pufferbatterie abgefangen. Es muß daher leditjlich die elektrische Arbeit W in Kilowattstunden pro Tag oder auch nachts oder abends zur Verfügung stehen.

Der elektrische Strom wird wie erwähnt in Pufferbatterien lMedikarntumbatterien z.B.) gespeichert und gleichzeitig über einen statischen elektronischen Wechselrichter, wie sie heute im Handel erhältlich sind in 220 V/50 Hz bzw. 380/220 V/50 ilz mit hohem Wirkungsgrad umgewandelt.

Literaturhinweise