DE3005876A1 - PHOTOVOLTAIC SOLAR SYSTEM - Google Patents

PHOTOVOLTAIC SOLAR SYSTEM

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DE3005876A1 DE19803005876 DE3005876A DE3005876A1 DE 3005876 A1 DE3005876 A1 DE 3005876A1 DE 19803005876 DE19803005876 DE 19803005876 DE 3005876 A DE3005876 A DE 3005876A DE 3005876 A1 DE3005876 A1 DE 3005876A1
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Description

gü/sdgü / sd

MASCHINENFABRIK AUGSBURG -NÜRNBERG Aktiengesell schaftMASCHINENFABRIK AUGSBURG -NÜRNBERG Aktiengesellschaft

München, 15. Februar 1980Munich, February 15, 1980

Photoyoltaische - Solaranlage Photoyoltaic e-solar system

'^ Die Erfindung bezieht sich auf eine photovoltaische Solaranlage mit mehreren auf einer Tragstruktur angeordneten Solarzellen-Modulen.'^ The invention relates to a photovoltaic Solar system with several solar cell modules arranged on a supporting structure.

Bei den bekannten Anlagen dieser Art werden die mit Solar- iKJ zellen bestückten Module etwa im Breitengradwinkel auf dem Erdboden in einem festen Rahmen eingebaut aufgestellt. Unter dieser Winkellage läßt sich die Einstrahlung in etwa optimieren.In the known systems of this type, the modules equipped with solar iKJ cells are installed in a fixed frame on the ground approximately at the latitude angle. The irradiation can be roughly optimized at this angular position.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Solaranlage der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit der die Energieausbeute gegenüber den bisher üblichen Anlagen gesteigert werden kann.The invention is based on the object of a solar system of the type mentioned to develop with which the energy yield compared to the previously usual Plants can be increased.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Module nebeneinander in mindestens einer Ebene von der Tragstruktur zusammengefaßf sind, und daß die Tragstruktur auf einem Sockel um eine vertikale und eine horizontale Achse drehbar angebracht und dem jeweiligenThe object is achieved according to the invention in that the modules side by side in at least one level of the support structure are summarized, and that the support structure mounted on a base so as to be rotatable about a vertical and a horizontal axis and the respective

Sonnenstand nachführbar ist.Sun position can be tracked.

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Mi t diesen Maßnahmen kann überraschenderweise gegenüber den herkömmlichen Anlagen ein Energiegewinn von über 20% erzielt werden. Durch die Nachführung bleibt die gesamte Solarzellenfläche während des ganzen Tagesablaufes als Wirkfläche erhalten. Reflexionsverlust und Absorptionsverluste bei Einstrahlung unter kleinen Winkeln werden vermieden. Es ist bekannt, daß die Leistungsfähigkeit von Solarzellen mit steigender Temperatur stark abfällt. Durch die weitere erfindungsgemäße Maßnahme, die Solarzellen auf einen Sockel anzubringen, werden die Zellen von der wärmeren Schicht auf der Erdbodenfläche in eine kühlere Zone gebracht, in der zusätzlich eine Kühlung der Zellen durch Wind erfolgt.Using these measures can be surprisingly opposed the conventional systems an energy gain of over 20% can be achieved. Due to the tracking, the entire solar cell surface remains during the entire day received as active surface. Reflection loss and Absorption losses when irradiated at small angles are avoided. It is known that the performance of solar cells drops sharply with increasing temperature. By the further invention Measure to attach the solar cells to a base, the cells from the warmer layer on it brought the surface of the ground into a cooler zone, in which also cools the cells by wind.

Durch die Kombination dieser beiden Maßnahmen konnte die überraschende Leistungssteigerung erzielt werden, die den fertigungstechnischen Mehraufwand der AnlageBy combining these two measures, the surprising increase in performance could be achieved, the additional manufacturing effort of the system

voll kompensiert.
20fully compensated.
20th

Bei den sogenannten konzentrierenden Sonnenkol1ektoranlagen ist die Nachführung zumindest des Reflektorsystemes solcher Anlagen zwar üblich, jedoch handelt es sich hierbei um ein völlig anderes System, bei dem die Auf ηahms dar Sonnenstrahlen nur unter einem ganz bestimmten Einfallwinkel erfolgen kann, so daß solche Anlagen nur bei kontinuierlich und exakter Nachstellung der Reflektoren verwendbar sind.With the so-called concentrating solar collector systems the tracking of at least the reflector system of such systems is common, but it is This is a completely different system, in which the rays of the sun can only be absorbed under one whole certain angle of incidence can take place, so that such systems only with continuous and exact readjustment the reflectors can be used.

Ein v.'eiterer Anstieg der Energieausbeute bei einer Anlage gemäß der Erfindung läßt sich dadurch erreichen, daß die Solarzellen-Module eine horizontale Stellung einnehmen können, in der die Zellen nach oben gerichtet sind, um bei bewölkten Tagen die diffuse StrahlungA further increase in the energy yield of a system according to the invention can be achieved by that the solar cell modules have a horizontal position in which the cells are directed upwards to absorb the diffuse radiation on cloudy days

*" in einem günstigsten Maße aufnehmen zu können, sowie* "to be able to absorb in a most favorable measure, as well

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eine waagerechte Ruhestellung, in der die Solarzellen nach unten gerichtet sind. Die Ruhestellung dient dazu, Ablagerungen, wie Staub und Tau, zu vermindern, indem die Anlage während der Nacht in diese Stellung gebracht wird. Außerdem dient sie zur Verhinderung von Schäden durch Witterungseinflüsse, sowie Schnee oder Sturmbelastungen. Mit der erfindungsgemäßen Anlage wird außerdem die Reinigung- und Wartungshäufigkeit reduziert. Die nur noch gelegentlich durchzuführenden Wartungen können dann in einer einfachen Weise durchgeführt werden, indem die Anlage in Ruhestellung gebracht wird.a horizontal rest position in which the solar cells are directed downwards. The rest position is used to reduce deposits such as dust and dew by the system is brought into this position during the night. It also serves to prevent damage due to weather influences, as well as snow or storm loads. The installation according to the invention also reduces the frequency of cleaning and maintenance. the Maintenance that only needs to be carried out occasionally can then be carried out in a simple manner by the system is brought to rest.

Für Anlagen gemäß der Erfindung können konventionelle, '5 standardisierte Strukturelemente mit verhältnismäßig geringer Steifigkeit für das Tragsystem verwendet werden, so daß die Anlagen kostengünstig und fertigungstechnisch einfach herstellbar sind,For systems according to the invention, conventional, '' 5 standardized structural elements with relatively low rigidity can be used for the support system, so that the systems are inexpensive and technically manufacturing are easy to manufacture,

ζυ Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein elektronisches Steuersystem mit lichtempfindlichen anderen Sensoren vorgesehen, die die Solarzellen-Module automatisch nach Sonnenstand und Witterung, richtet, so daß die Anlage immer optimal arbeiten kann und außerdem ζυ According to a further aspect of the invention there is provided an electronic control system with other light-sensitive sensors, the solar cell modules automatically directed to the sun and weather, so that the system can always work optimally, and also

automatisch und unverzüglich bei plötzlich auftauchenden Witterungsumschlägen, sowie Windböen, in eine sichere Stellung gebracht werden kann.automatically and immediately in the case of suddenly appearing Weather changes, as well as gusts of wind, can be brought into a safe position.

Die Anlage kann ferner voll autonom betrieben werden,The system can also be operated fully autonomously,

wenn für das elektrische Nachführsystem ein Teil der von der Anlage umgewandelte Energie, unter Umständen unter Zwischenschaltung einer Pufferbatterie verwendet wird.if a part for the electrical tracking system the energy converted by the system, possibly with the interposition of a buffer battery will.

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Das Steuersystem kann auf eine kontinuierliche Nachführung oder aber auch auf eine Stufen-Nachführung programmiert werden, derart, daß im Verlauf eines Tages die Tragstruktur drei oder mehrmals umgestellt wird, beispielsweise in eine Morgen-, eine Mittags-, eine Abend- und eine Nacht stellung,The control system can be based on continuous tracking or also programmed for a step tracking be, in such a way that in the course of a day the support structure is moved three or more times, for example in a morning, a noon, an evening and a night position,

Es ist aber auch möglich, die Anlage mit einem mecha-■° nischen, insbesondere per Hand betätigbaren Nachführsystem auszurüsten.But it is also possible to equip the system with a mecha- ■ ° niche, in particular to equip manually operated tracking system.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäßIn the drawing, an embodiment is shown in accordance with

der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: 15of the invention shown schematically. It show: 15

Fig. 1 eine Frontansicht,Fig. 1 is a front view,

Fig. 2 eine Seitenansicht undFig. 2 is a side view and

Fig.-3 eine Draufsicht des Ausführungsbei-Fig. 3 is a plan view of the embodiment

Spieles.Game.

Die in Fig. 1 gezeigte photovoltaische Solaranlage besteht aus mehreren Modulen 10, die jeweils mitThe photovoltaic solar system shown in Fig. 1 consists of several modules 10, each with

einer Vielzahl von Solarzellen 11 bestückt sind und mittels einer Tragstruktur 12 in einer gemeinsamen Ebene zusammengehalten sind. Die Solarzellen-Module 10 können wie die bisherigen Module für die Bodenanlagen ausgebildet sein. Als Tragstruktur 12 läßt sicha plurality of solar cells 11 are equipped and by means of a support structure 12 in a common Level are held together. The solar cell modules 10 can be designed like the previous modules for the ground systems. As a support structure 12 can

jede Struktur aus standardisierten, in Serie hergestellten Komponenten verwenden. Die Module können auch in mehreren parallen Ebenen angeordnet sein, um eine bessere Kühlung der Solarzellen durch Konvektion zu gewährleisten. any structure from standardized, mass-produced Use components. The modules can also be arranged in several parallel planes to create a to ensure better cooling of the solar cells by convection.

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Die Tragstruktur 12 ist auf einem als Turm ausgebildeten Sockel 14 angebracht und an ein elektromechanisches Nachführsystem 15 angekoppelt. Für den Sockel 14 kann jede beliebige Ausführung vorgesehen werden, wie z.B. ein Eisengerüst, eine Säule oder ein Turm, indem die Nachführeinrichtung 15 und anderweitige Funktions- sowie Wartungsgeräte wetterfest eingeschlossen werden können. Ebenso unproblematisch ist die Auswahl des Nachführsystems 15. Hierzu eignen sich sowohl rein mechanische, oder mechanisch hydraulische sowie elektromechanische Systeme.The support structure 12 is attached to a base 14 designed as a tower and to an electromechanical one Tracking system 15 coupled. Any design can be provided for the base 14 such as an iron framework, a column or a tower by the tracking device 15 and others Function and maintenance devices included, weatherproof can be. The selection of the tracking system 15 is just as unproblematic both purely mechanical, or mechanically hydraulic as well as electromechanical systems.

Das Nachführsystem 15 ist so ausgelegt, daß die Zellenmodule 10 über das Traggerüst 12 um eine vertikale Achse 17 um 360* drehbar sowie um eine horizontale Achse 18 um mindestens 180° von der einen horizontalen Stellung der Module 10 zur umgekehrten horizontalen Stellung schwenkbar sind. Um die Schwenkbewegung mit der Verwendung nur eines Tragsockels 14 vereinbaren zu können, sind die Module 10 in zwei Gruppen aufgeteilt und an der Tragstruktur 12 so angeordnet, daß zwischen ihnen ein Spalt von der Breite des Turmes 14 gebildet wird. Auf diese Weise können die Module 10, dis in der Zeichnung in vertikaler Stellung gezeichnet sind, in beide horizontalen Lagen gebracht werden, nämlich in eine Ruhestellung, in der die Solarzellen zum Erdboden gerichtet sind, und in die umgekehrte Lage, in der die Solarzellen zur Aufnahme von diffusenThe tracking system 15 is designed so that the cell modules 10 can be rotated 360 degrees around a vertical axis 17 via the support frame 12 and pivoted around a horizontal axis 18 by at least 180 ° from one horizontal position of the modules 10 to the reverse horizontal position. In order to be able to reconcile the pivoting movement with the use of only one support base 14, the modules 10 are divided into two groups and are arranged on the support structure 12 in such a way that a gap the width of the tower 14 is formed between them. In this way, the modules 10, which are drawn in the drawing in the vertical position, can be brought into both horizontal positions, namely in a rest position in which the solar cells are directed towards the ground and in the reverse position in which the solar cells are directed towards the ground Inclusion of diffuse

Strahlungen bei bewölkten Tagen waagrecht nach oben zeigend angeordnet sind. Die obere nicht vom Turm 14 tangierte Hälfte des Spaltes ist mit Zellenmodule ausgefüllt. Radiations are arranged horizontally pointing upwards on cloudy days. The upper one not from the tower 14 The tangent half of the gap is filled with cell modules.

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Bei automatischer Nachführung mittels eines elektronischen Programmsystems, das ebenfalls im Turm 14 eingerichtet wird, kann die Anlage völlig autonom betrieben werden, indem die Steueranlage 20 Signale von lichtempfindlichen Sensoren 21 sowie von auf Witterungsänderungen reagierenden Sensoren 22 empfängt, und das Nachführungssystem entsprechend steuert.With automatic tracking by means of an electronic Program system, which is also set up in tower 14, can operate the system completely autonomously be by the control system 20 signals from photosensitive Receives sensors 21 as well as sensors 22 which react to changes in the weather, and that Tracking system controls accordingly.

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Claims (1)

gü/sdgü / sd MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG Aktien gesell schaft
5MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG Aktiengesellschaft
5 München, den 15. Februar 1980Munich, February 15, 1980 Patentans ρ r ü c h e Patent claims Photovoltaische-Solaranlage mit mehreren auf einer Tragstruktur angeordneten Solarzellen-Modulen, dadurch gekennzeichnet, daß die Module (10) nebeneinander in mindestens einer Ebene von der Tragstruktur (12) zusammengefaßt sind, und daß ^ die Tragstruktur auf einem Sockel (14) um eine vertikale (17) und eine horizontale (18) Achse drehbar angebracht ist und dem jeweiligen Sonnenstandnachführbarist. Photovoltaic solar system with several on one Solar cell modules arranged in the supporting structure, characterized in that the modules (10) are combined side by side in at least one plane of the support structure (12), and that ^ the support structure on a base (14) around a vertical (17) and a horizontal (18) axis is rotatably mounted and can be tracked to the respective position of the sun. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstruktur (12) um die vertikale Achse (17) um 360" drehbar ist.2. Plant according to claim 1, characterized in that that the support structure (12) is rotatable about the vertical axis (17) by 360 ". 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-3. Plant according to claim 1 or 2, characterized zeichnet, daß die Tragstruktur (12) um die horizontale Achse (18) mindestens von der einen horizontalen Stellung der Tragstruktur zur umgekehrten horizontalen Stellung um 180°draws that the support structure (12) around the horizontal Axis (18) at least from the one horizontal position of the support structure to the reverse horizontal position by 180 ° schwenkbar ist.
35is pivotable.
35 7.19677.1967 130036/0088130036/0088 -2-1 -2-1 4. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (14)4. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the base (14) mindestens 2 m hoch ist. 5is at least 2 m high. 5 5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein mechanisches System zur Nachführung der Tragstruktur (12) vorgesehen ist.5. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that a mechanical System for tracking the support structure (12) is provided. 6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektromechanisches System zur Nachführung der Tragstruktur (12) vorgesehen ist.6. Plant according to one of claims 1 to 4, characterized in that an electromechanical System for tracking the support structure (12) is provided. 7. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Steueranlage (20) vorgesehen ist, die ein Programm einschließt, das nach Zeitabschnitten die Tragstruktur (12) in bestimmte Lagen bringt.7. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that an electronic Control system (20) is provided, which includes a program that the support structure after time segments (12) brings in certain positions. 8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,8. Plant according to claim 7, characterized in that daß lichtempfindliche Sensoren (21) vorgesehen sind, die über die elektronische Steueranlage (20) den Nachführmechanismus (15) in Abhängigkeit des Sonnenstandes steuern.that light-sensitive sensors (21) are provided, via the electronic control system (20) the tracking mechanism (15) depending on the Control the position of the sun. 9. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,9. Plant according to claim 7, characterized in that on daß die elektrische Steueranlage (20) ein Programm einschließt, das bei bewölkten Zeitabschnitten die Tragstruktur (12) in die horizontale Lage bringt, in der die Solarzellen (11) senkrecht nach oben zeigen.on that the electrical control system (20) is a program includes that in cloudy periods, the support structure (12) in the horizontal position brings, in which the solar cells (11) point vertically upwards. 7.1967 15.02.19807.1967 February 15, 1980 130036/0088130036/0088 10. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steueranlage (20) ein Programm einschließt, das auf Witterungseinflüsse reagiert und Steuersignale für den Nachführmechanismus auslöst. 10. System according to claim 7, characterized in that the electronic control system (20) is a program includes, which reacts to the weather and triggers control signals for the tracking mechanism. 11. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronnechanisehe Nachführsystem (20) von der photovoltaischen Anlage direkt gespeist wird.11. Plant according to claim 6, characterized in that the electron-mechanical tracking system (20) of the photovoltaic system is fed directly. 7.1967 15.02.19807.1967 February 15, 1980 130036/0088130036/0088
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