DE3937019C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Photovoltaikkraftwerk, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a photovoltaic power plant, according to the Preamble of claim 1.
Eine derartige Solaranlage ist durch die DE 32 11 339 A1 bekannt. Bei der durch die DE 32 11 339 A1 bekannten Solaranlage wird über einen Konzentrator das Licht über jeweils einen Lichtleiter an einen Energiewandler mit bekannten Absorbern bzw. Strahlungsempfänger weitergeleitet. Der Energiewandler wird entweder von regelmäßig oder punktuell über der Einstrahlungsfläche der Absorber oder Strahlungsempfänger angeordnetem Lichtleiter, der jeweils von einem Aufnahmekegel gespeist wird, angestrahlt. Der bekannte Energiewandler kann unabhängig von den Konzentratoren installiert werden.Such a solar system is known from DE 32 11 339 A1. In the solar system known from DE 32 11 339 A1, over a concentrator to each of the light via a light guide Energy converter with known absorbers or radiation receivers forwarded. The energy converter is either regular or selectively above the radiation surface of the absorber or Radiation receiver arranged light guide, each of is fed a receiving cone, illuminated. The known Energy converter can be installed independently of the concentrators will.
Die praktische Anwendung der Konfiguration der DE 32 11 339 A1 zeigt den gleichen unwirtschaftlichen Flächenbedarf wie bei einer Solaranlage mit Direktbestrahlung an, denn es wird zusätzlich die gleich große Fläche, die die Konzentratoren oder Aufnahmekegel benötigen, örtlich verlagert. Desweiteren findet der Lichttransfer vom Lichtleiterausgang zur Einstrahlungsfläche des bekannten Absorbers oder Strahlungsempfängers unter atmosphärischen Bedingungen statt, was mit einer erheblichen Dämpfung des Lichtstromes und damit auch der Leistung behaftet ist. Bei den bekannten Strahlungsempfängern und Absorbern mit Kühlmittelkreislauf besteht und entsteht, durch Verwendung von Glasabdeckungen, Klimaschutzhüllen, Kühlblechen sowie Rohrleitungen, ein erhebliches Störpotential und Gewicht. Dies bedingt einen erhöhten Fertigungsaufwand und Materialbedarf sowie zusätzlich einen mit zunehmenden Betriebsjahren sich intensivierenden Wartungsaufwand.The practical application of the configuration of DE 32 11 339 A1 shows the same uneconomical space requirement as one Solar system with direct radiation, because it will also be the same size area that the concentrators or receiving cones need, relocated locally. Furthermore, the light transfer takes place from Optical fiber exit to the irradiation surface of the known absorber or radiation receiver under atmospheric conditions instead, what with a significant attenuation of the luminous flux and so that performance is also affected. With the known Radiation receivers and absorbers with a coolant circuit and is created by using glass covers, Climate protection sleeves, heat sinks and pipes considerable potential for interference and weight. This requires an increased Manufacturing effort and material requirements as well as one increasing years of operation Maintenance effort.
Aus der DE 29 50 274 C2 ist ein Hybridkollektor bekannt, in dem die 72 Solarzellen mit Kühleinrichtungen und der damit unverzichtbaren Kühlmediumkreisläufe und einer außenliegenden Umwälzpumpe in einem mit einer Glasscheibe hermetisch abgeschlossenen Gehäuse angeordnet sind, in dem die Solarzellen ohne Zerstörung des Siliconfilms einer elektrischen Messung unterworfen werden können.A hybrid collector is known from DE 29 50 274 C2, in which the 72nd Solar cells with cooling devices and the indispensable Coolant circuits and an external circulation pump in a housing hermetically sealed with a glass pane are arranged in which the solar cells without destroying the silicone film can be subjected to an electrical measurement.
Ähnlich wie bei der DE 32 11 339 A1 ist die durch den konstruktiven Aufbau angezeigte Verwendung von Glasabdeckung, Dichtungsmaterialien und Kühleinrichtungen/Rohrleitungen bzw. den damit einhergehenden Kühlmittelkreislauf und Umwälzpumpe mit erheblichen Störpotential und Gewicht behaftet. Dieser Aufwand birgt einen erheblichen Materialbedarf und Fertigungsaufwand in sich, desgleichen Installationskosten und durch Frostschutzmittelüberprüfung, Dichtigkeitprüfung neben der Störungsbeseitigung noch einen zusätzlichen zyklischen Wartungsaufwand. Der prinzipielle Nachteil des enormen Direktstrahlungsflächenbedarfs besteht auch hier.Similar to DE 32 11 339 A1 is the constructive Structure indicated use of glass cover, Sealing materials and cooling devices / pipelines or the associated coolant circuit and circulation pump with considerable potential for interference and weight. This effort harbors a considerable material requirement and manufacturing expenditure in yourself, the same installation costs and by checking the antifreeze, Leakage test in addition to troubleshooting an additional cyclical maintenance effort. The principal There is also the disadvantage of the enormous direct radiation area requirement here.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Photovoltaikkraftwerk der eingangs genannten Art bezüglich Flächenbedarf und Leistung zu verbessern.The object of the invention is therefore a photovoltaic power plant of the type mentioned at the beginning in terms of space requirements and performance to improve.
Diese Aufgabe wird, durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 gelöst.This task is, through the characteristic features in Claim 1 solved.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß für die Solarzelleninstallation kleinere Flächen erforderlich sind,The advantages that can be achieved with the invention are in particular in that smaller areas are required for solar cell installation are,
- - bedingt durch die kompakte Bauweise, einfacher größere Anlagen erstellt werden können,- Due to the compact design, larger systems are easier can be created
- - die konfektionierte Herstellung sämtlicher Anlagekomponenten möglich ist,- The prefabricated manufacture of all system components is possible,
- - durch die kompakte Installation der Solarzellenmodule im Vakuummodul die Störanfälligkeit der Solarzellen drastisch reduziert wird,- due to the compact installation of the solar cell modules in the Vacuum module drastically reduces the susceptibility of solar cells to faults becomes,
- - wegen der Unterbringung der Solarzellenmodule im Vakuummodul und durch das Wegfallen sämtlicher gegen Umwelteinflüsse schützenden Beschichtungen, Abdeckungen, elastischen Lagerungen (Glas, Folie usw.) und durch die Verwendung von geeigneten Kunststoffmaterialien bei der Herstellung von Linsenoptik und Fokuskörper der Lichtaufnahmesensormodule, eine drastische Gewichtsreduzierung entsteht und daß- Because of the placement of the solar cell modules in the vacuum module and by eliminating all against environmental influences protective coatings, covers, elastic Bearings (glass, foil, etc.) and through the use of suitable plastic materials in the manufacture of Lens optics and focus body of the light acquisition sensor modules, a drastic weight reduction arises and that
- - das Photovoltaikkraftwerk im Weltraumeinsatz, neben der Reduzierung der technischen Risiken auch eine Transportkostensenkung ermöglicht.- the photovoltaic power plant in space, in addition to the Reduction of technical risks also one Reduced transport costs.
Die nachfolgenden Beschreibungsteile verdeutlichen das Konzept des erfindungsgemäßen Photovoltaikkraftwerks: The following parts of the description make this clear Concept of the photovoltaic power plant according to the invention:
Das durch die Linsenoptik der insbesonders pyramiden- oder kegelstumpfförmigen Lichtaufnahmesensormodule transmittierende Licht wird durch die Sammellinse auf eine zweite imaginäre Fläche, die im Zweidrittelbereich der Lichtaufnahmesensoren liegt, fokusiert. Bedingt durch die Fokusierung des Lichtes ist die für die Anbindung der optischen Faseradern zur Verfügung stehende Fläche kleiner als die Fläche der Sammellinse. Die Spezifikation der Anbindungsfläche zeigt folgende Wirkungsweise auf:That through the lens optics of the pyramid or truncated cone-shaped light-receiving sensor modules Light is directed through the converging lens onto a second imaginary surface which is in the two-thirds range of the light pick-up sensors, focused. Due to the focusing of the light, it is for the Connection of the optical fiber area available smaller than the area of the converging lens. The specification of the Connection area shows the following mode of action:
Die Anbindungsfläche des Lichtaufnahmesensormoduls ist auch der bestimmende Faktor für den multimodularen Solarzellenaufbau und deren Abstrahleinrichtungen innerhalb des Vakuummoduls, das die Solarzellenmodule absolut vor Umwelteinfluß schützt.The connection area of the light recording sensor module is also the determining factor for the multimodular solar cell structure and whose radiation devices within the vacuum module that the Absolutely protects solar cell modules from environmental influences.
Beispielsweise beträgt die Anbindungsfläche eines Lichtaufnahmesensormoduls 5 cm². Diese Fläche ermöglicht, je nach Querschnittsfläche der jeweiligen vewendeten optischen Faseradern, eine Anbindung von ca. 1500 Stück optische Faseradern, die wiederum bei einer Vakuummodulabmessung von 200×100×80 cm den Einsatz von ca. 1000 Stück Solarzellenmodule mit je 10 cm² Flächenbedarf und deren Abstrahleinrichtungen erlauben.For example, the connection area is one Light absorption sensor module 5 cm². This area allows, depending on Cross-sectional area of the respective optical used Fiber cores, a connection of approx. 1500 pieces of optical Fiber cores, which in turn have a vacuum module dimension of 200 × 100 × 80 cm the use of approx. 1000 pieces of solar cell modules each with an area requirement of 10 cm² and their radiation devices allow.
Bei 2,5 cm² Anbindungsfläche reduziert sich dagegen die Einsatzmöglichkeit der Solarzellenmodule auf ca. 500 Stück.With a connection area of 2.5 cm², however, the Possibility of using the solar cell modules on approx. 500 pieces.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert.The invention is explained below with reference to the drawing.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 das Zusammenwirken von Lichtaufnahmesensor- und Solarzellenmodule. Fig. 1 shows the interaction of light sensor and solar cell modules.
Fig. 2 den schematischen Aufbau des Vakuummoduls, das den mechanischen Aufbau der Solarzellenmodule und deren Abstrahleinrichtung beinhaltet, und Fig. 2 shows the schematic structure of the vacuum module, which includes the mechanical structure of the solar cell modules and their radiating means, and
Fig. 3 den multimodularen Aufbau bezüglich des Flächenminimierungs- und Energiemaximierungsfaktor. Fig. 3 shows the multimodular structure with respect to the Flächenminimierungs- and maximizing energy factor.
In der Fig. 1 wird im wesentlichen das Prinzip des Photovolaikkraftwerks dargestellt, das in seinen Hauptbestandteilen aus den Lichtaufnahmesensormodul (1/2), dem optischen Faseraderkabel (1/4) und den im Vakuummodul befindlichen Solarzellenmodulen (1/7) besteht. Der Lichtenergietransfer erfolgt über die Sammellinse (1/1), die die Lichtenergie zu den an der Anbindungsfläche (1/3) angeschweißten optischen Faserleitungen (1/5) fokkussiert, welche die Lichtenergie ohne große Verluste über die Abstrahleinrichtungen (1/6) an die Solarzellenmodule (1/7), die aus je 4 Solarzellen mit je 10 cm² Fläche bestehen und deren Installation im Vakuummodul erfolgt, weitergeben.In Fig. 1, the principle of the photovoltaic power plant is shown, which consists in its main components of the light absorption sensor module ( 1/2 ), the optical fiber cable ( 1/4 ) and the solar cell modules located in the vacuum module ( 1/7 ). The light energy transfer takes place via the converging lens ( 1/1 ), which focuses the light energy to the optical fiber lines ( 1/5 ) welded to the connection surface ( 1/3 ), which the light energy is applied to the radiation devices ( 1/6 ) without major losses pass on the solar cell modules ( 1/7 ), which consist of 4 solar cells each with an area of 10 cm² and which are installed in the vacuum module.
Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Vakuummoduls (2/1) mit der vakuumdichten Einführung (2/7) des optischen Faseradernkabels (2/2), dessen Verlauf (2/6) zu den aus vier Stück Solarzellen (2/5) bestehenden Solarzellenmodule (2/4), die je nach Leistungsbilanz des Vakuummoduls zu größeren Solarzellenmodulen (2/3) integriert werden, wodurch eine multimodulare Struktur des Vakuummoduls, das in seiner Gesamtheit die Solarzellenmodule gegen Umwelteinflüsse bestens schützt, möglich ist. Die Stromabnahme (2/8) erfolgt über eine vakuumdichte Durchführung (2/9) und über Steckeinrichtungen (2/10). Fig. 2 shows a schematic representation of the vacuum module ( 2/1 ) with the vacuum-tight insertion ( 2/7 ) of the optical fiber cable ( 2/2 ), the course ( 2/6 ) of the four pieces of solar cells ( 2/5 ) existing solar cell modules ( 2/4 ) which, depending on the performance of the vacuum module, can be integrated into larger solar cell modules ( 2/3 ), which enables a multimodular structure of the vacuum module, which in its entirety optimally protects the solar cell modules against environmental influences. The current draw ( 2/8 ) takes place via a vacuum-tight feedthrough ( 2/9 ) and plug-in devices ( 2/10 ).
Fig. 3 zeigt den multimodularen Charakter und die Konfektionierung der Komponenten der in einer sonnenlaufgeführten Parabolschüssel integrierte Lichtaufnahmesensormodule (3/2), der optischen Faseradernkabeln (3/3) und der Vakuummodule (3/4). Fig. 3 shows the multimodular character and the assembly of the components of the integrated in a sun-guided parabolic dish light sensor modules ( 3/2 ), the optical fiber cables ( 3/3 ) and the vacuum modules ( 3/4 ).
Claims (2)
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