DE2951700C2

DE2951700C2 - Solarkraftwerk

Info

Publication number: DE2951700C2
Application number: DE2951700A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Wenzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-01-15
Filing date: 1979-01-15
Publication date: 1985-05-09
Also published as: DE2951700A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Solarkraftwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Solarkraftwerk ist bei einem Fernseh-Füllsender bekannt, an dessen Mast ein Ausleger mit Solarzellen angeordnet ist (Funkschau, Heft 14, 1978, Seiten 687-688). Darunter ist ein Gebäude mit zugehöriger Batterie und sonstigen Teilen des Senders angeordnet, so daß für den Solargenerator selbst keine Bodenfläche verbraucht wird. Von dem Problem, wie man den Bodenflächenbedarf mindern kann, ist in dieser Druckschrift nicht die Rede. Der Sendemast und die übrigen Teile sind ein Erfordernis des bekannten Füllsenders.

Es ist allgemein üblich, die Platten auf dem Dach oder dem Boden in geringem Abstand anzuordnen.

Man hat sich auch schon Gedanken darüber gemacht, welche Bodenflächen erforderlich sind, wollte man einen beachtlichen Teil des Bedarfs an elektrischer Energie durch Solarzellen decken. Da die Mehrzahl der Bürger in Mehrfamilienhäusern wohnen, ist die Dachfläche zur Aufnahme der Solarzellen nicht ausreichend. Deshalb wurde die Meinung vertreten, daß zur Nutzung der Sonnenenergie Flächen notwendig sind, die der Land- und Forstwirtschaft entzogen werden müssen (Prof. Dr.-lng. Scholl: »Die wirtschaftliche Nutzung der Sonnenenergie«, Akademie für Solar- und Speichertechnik, Wolfschlugen, Gemeinnützige Stiftung, Seite 29, Nov. 1978).

Das Bodenflächenbedarfsproblem ist auch aus D. L Pulfrey: »Photovoltaic Power Generation«, Van Nostrand Reinhold. New York 1978, S. 186, bekannt. Hier hält man es ebenfalls für unwahrscheinlich, daß in Wohngebieten größere Einheiten im MW-Bereich installiert werden. Aber in Gewerbegebieten könnte genügend Dachflächen und daran angrenzender Raum, auf dem ein photoelektrisches Feld entsprechender Größe angeordnet ist, vorhanden sein, so daß ein merklicher Beitrag geliefert werden könnte.

Bei Solarkraftwerken ist es auch üblich, die mit Halbleiter-Solarzellen versehenen Generatoren auf eigens

ίο hierfür vorgesehenen Gestellen zu installieren und mit Hilfe starrer, entsprechend gelagerter Drehachsen zweiachsig der Sonne nachzuführen (D. L Pulfrey: »Photovoltaic Power Generation«, Van Nostrand Reinhold, New York, 1978, Seiten 32 bis 35). Auch für ein derartiges Gestell ist jedoch eine bestimmte Bodenfläche erforderlich, die anderweitig nicht nutzbar ist. Außerdem sind infolge des hohen Gewichtes und der starren Ausbildung die Dimensionen eines solchen Gerätes begrenzt bzw. der konstruktive Aufwand erheblich.

Schließlich ist auch schon die Kombination von Wärmekollektoren mit Solarzellen bekannt, bei denen die von den Solarzellen abgegebene Wärme mittels Luft abgekühlt wird, die sich hierbei erwärmt und anschließend zu Heizzwecken verwendet wird (US-PS 40 95 997).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Solarkraftwerk der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß es mit wenig zusatzliche Bodenflächenbedarf für eine Mehrzahl von relativ großen mit Solarzellen versehenen Platten einfach ausführbar ist

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Auf diese Weise ist kein zusätzlicher Bodenflächenbedarf vorhanden, weil die Anlage hängend installiert wird, so daß unter derselben die Nutzung der Bodenfläche, wie bisher, verbleiben kann. Das Gewicht ist verhältnismäßig gering, da außer den Platten nur die Seile und die Traverso im wesentlichen vorhanden sind, welche Teile leicht und durch die Verbindung mit den Seilen elastisch aufgehängt sind. Außerdem weist die trfindu;i£sgemäße Konstruktion die Vorteile einer leichten Montage und einer großen Beweglichkeit auf.

Besonders vorteilhaft sind weiter die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4, weil hierdurch eine größere Anzahl dieser Platten senkrecht übereinander in einem entsprechenden Abstand angeordnet sein können, so daß der Bodenflächenbedarf noch geringer ist. Der Abstand kann so gewählt werden, daß eine gegenseitige Beschattung der Platten niemals eintritt. Zum Beispiel beträgt in der Bundesrepublik Deutschland der maximale Einstrahlwinkel etwa 60\ Danach kann der entsprechende Abstand einwandfrei ermittelt werden. Die Nachführung, insbesondere die Anstellwinkeländcrung, kann für alle Platten in besonders einfacher Weise vorgenommen werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht und

Fig.2 eine Ansicht von vorn auf die Ausführungsform nach Fig. 1.

F i g. 1 zeigt oben einen Ausleger 3, der mit einer oberen ebenen Fläche 34 versehen ist, wie man auch der Fig. 2 entnehmen kann,die mit Solarzellen 1<> versehen ist. Hierbei kann es sich um eine kostengünstige Art der Solarzellen handeln, bei denen eine Sonncnnachfiihriing nicht benötigt wird.

H An dem Ausleger 3 ist ein unteres Teil 10 um eine

f senkrechte Achse 33 durch eine automatische Steuerung oder eine Fernsteuerung drehbar. An dem Teil 10 p§ ist eine kreuzförmige Traverse 11 angebracht die also in p Draufsicht kreuzförmig ausgebildet ist An den vier Ek- !J ken des Kreuzes sind die Seilrollen 24, 25, 26 und eine f! dahinter liegende vierte Seilrolle angebracht, über die % die beiden Seile 12 und 13 lauten, an denen die Platte 22 T-J in der dargestellten Weise in einem Winkel zur Senkg rechten befestigt ist Die Platte 22 ist mit Solarzellen 1 U bestückt, die mit den dem Fachmann bekannten Kon-H zentratoren zusammen wirken können, da hier eine 9§ zweiachsige Sonnennachführung erfolgt wie später EJ noch erläutert wird.

H Die an den Seilen 15 und 16 hängende Platte 23 kann

l| ebenso ausgebildet sein wie die Platte 22 und ist mit j|; Solarzellen 2 mit Konzentratoren bestückt
fx Das Seil 17 ist oben und unten mit der Platte 23 ver-

bunden und trägt das Halteseil 8 über eine Rolle 28 in t der dargestellten Weise. Die Aufhängung mit den Plat- l\ ten 22 und 23 ist somit zwischen dem oberen Teil S und \y, dem Halteseii 8 eingespannt Dabei führt das i^abelteil y 5a von den Solarzellen la zu den Solarzellen 1, das . -; Kabelteil 5b von da zu den Solarzellen 2, während das -; Kabelteil 5c unter anderem mit einer Klemme 6 an dem Halteseil 8 befestigt ist.

;'. In jedem Falle ist die Kabellänge zwischen den

;■; Klemmstellen sehr viel größer als dem Abstand zwi-ί sehen diesen Stellen entspricht, damit bei einer Längung des Seiles 8 und der übrigen Seile keinerlei Beanspruchung des Kabels erfolgt. Die Klemmstellen 6 sind über die Länge des Halteseiles 8 verteilt, so daß nur eine geringe Zugbeanspruchung des Kabels durch das Eigengewicht der eingespannten Länge möglich ist

Das durch die Rolle 28 geführte Seil 17 ist über einen Ring 31 mit zahlreichen Seilen 18,21 und 35 verbunden, deren Zahl umso größer ist, je größer die Plane 23 isi. in ähnlicher Weise kann auch das andere Ende des Seiles 17 über einen nicht dargestellten Ring mit der Platte 23 verbunden sein. Dies ist erforderlich, damit selbst bei großer Windbeanspruchung eine zuverlässige Führung des Seiles 17 gewährleistet ist.

Die F i g. 2 zeigt das Gleiche wie F i g. 1. Hier ist vor allem auch noch das Kabelteil 5a zu sehen, und es zeigt sich, daß die Platten 22 und 23 etwa q-iadratisch ausgebildet und auf der der Sonne zugewandten Seite vollständig mit den Solarzellen 1 und 2 in untereinanderliegcndcn Reihen bestückt sind.

Im nachfolgenden wird die Funktion dieser Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2 beschrieben.

Die Platte 22 ist mit einem nicht dargestellten Sonncnfühlcr versehen, der mit einer Regelvorrichtung in dein oberen Teil 9 in Verbindung steht. Dadurch wird das untere drehbare Teil 10 gegenüber dem oberen so hinge gedreht, bis die Sonneneinstrahlung maximal ist. Sobald bei weiterer Drehung die Sonneneinstrahlung zurückgeht, bleibt der Drehantrieb automatisch stehen. Regelvorrichtungen dieser Art sind dem Fachmann bekannt und müssen nicht näher erläutert werden. Auf diese Weise wird der Drehantrieb automatisch betätigt, •Jin die Platten 22 und 23 ständig dem Stand der Sonne um die Achse 33 nachzuführen. Es besteht aber auch die Möglichkeit der Fernbedienung, so daß der Drehantrieb auch von der Erde betätigt werden kann.

Ils ist aber auch eine automatische Verstellung des Einstcllwinkeis der Platten 22 und 23 gegenüber der Sonneneinstrahlung möglich. Hierzu ist im unteren Teil 10 eine nicht dargestellte Seilwinde angeordnet, auf die die beiden Seile 12 und 13 sowie 14 und ein weiteres Seil aufgehaspelt sind und zwar so, daß bei Drehung der Seilwinde sich die beiden Seile 12 und 14 zum Beispiel verkürzen, also in das Teil 10 hineingezogen werden, während die Seile 13 und das weitere nicht dargestellte Seil nachgelassen werden. Es können also alle vier Seile auf eine gemeinsame Winde aufgehaspelt werden. Es ist ohne weiteres verständlich, daß dann, wenn das Seil 12 verkürzt und das Seil 13 nach F i g. 1 nachgelassen wird, sich der Winkel entsprechend ändert Es besteht sogar die Möglichkeit den Winkel noch weiter als erforderlich zu ändern, nämlich bis zu etwa 0°, so daß dann die beiden Platten 22 und 23 parallel zum Erdboden liegen. Die Platte 23 wird ohne weiteres über die Seile 15 und 16 mitgenommen und liegt somit zur Platte 22 immer parallel. Diese Sonderstellung kann erwünscht sein, um zu verhindern, daß durch starke Stürme eine übermäßige Beanspruchung der Platten erfolgt

Außer den beiden Platten 22 und 23 können beliebig viele weitere Platten darunter mit gkjjher Ausbildung und Funktion angeordnet sein.

Diese Konstruktion zeigt den Vorteil, daß sie sehr einfach ist, weil für eine sehr große Fläche nur eine Drehachse nötig ist, außerdem ist die hängende Konstruktior leicht und weniger aufwendig. Sie kann zum Beispiel bei einem Fernsehturm oben angeordnet sein, an den die Konstruktion angehängt wird. Unten kann dann eine Verspannung mit dem Boden durch mehrere Seile anstelle des einen Seiles 8 erfolgen. Auf diese Weise lassen sich viele 1000 m² an jedem Turm installieren.

Eirf weiterer Vorteil ergibt sich durch die leichte Ortsbeweglichkeit Die großen Platten lassen sich leicht aus mehreren kleinen zusammensetzen, v/ie dies allgemein üblich ist, und auch der Transport der Seile und der übrigen erwähnten Teile ist leicht, da hierfür wenig Platz beansprucht wird.

Außerdem ist die Anlage infolge der Seilaufhängung elastisch, so daß ein Bruch auch bei starkem Sturm nicht zu befürchten ist. Ferner genügt eine einzige motorisch angetriebene Seilwinde, um für alle Platten gleichzeitig den cinstellwinkel zu ändern. In ähnlicher Weise genügt nur ein Stellmotor, um die gesamte Anlage mit zahlreichen großen Platten um die senkrechte Achse 33 zu verstellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Solarkraftwerk mit ebenflächigen Platten zur Aufnahme von Halbleiter-Solarzellen oder von solchen mit Wärmekollektoren kombinierten Zellen, nach Patent P 29 01 404, bei dem an einem turmähnlichen Gebäude ein Ausleger zur Halterung von Platten angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an einem an dem Ausleger befestigten unteren drehbaren Teil (10) eine Traverse (11) angeordnet ist, an der die Platten (22,23) mittels Seilen (12—14) aufgehängt sind.

2. Solarkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Aufhängepunkten der Traverse (11) Seilrollen (24—26) zur Führung der Seile (12—14) angeordnet sind, und im unteren Teil (10) mindestens eine Seilwinde zur Anstellwinkeländeruiig der Platten (22,23) angeordnet ist

3. Solarkraftwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, <äß die Seilwinde mit einem durch die auf die Halbleiter-Solarzellen (1, 2) auftreffende Strahlungsintensität regelbaren Antrieb verbunden ist

4. Solarkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (22, 23) in einem entsprechenden Abstand untereinander aufgehängt sind.

5. Solarkraftwerk nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halteseil (8) an einer Seilrolle (28) aufgehängt ist, über die ein Sei. (17) läuft, mit dem die Platten (22, 23) verbunden sind.