DE60011454T2 - Kaskadische verwendung von sonnenenergie - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Die verbesserte Wirksamkeit von Solarzellen des Typs mit einem Dünnfilm und verbesserte Möglichkeiten zur Herstellung im großen Maßstab sowohl von CIS- als auch von Grätzelzellen erzeugt die Frage, wie solche Zellen am besten mit den Klima-, Beleuchtungs- und Recyclingsystemen in verschiedenen Arten von Gebäuden integriert werden können. Ein natürlicher Startpunkt ist dabei, die fragilen Zellen nicht nur gegen Regen, Eis, Schnee und Staub zu schützen, sondern auch eine Aufheizung zu verhindern, die die Effizienz der Zellen verringern kann.
  • Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen wirksamen Schutz dieser fragilen Zellen gegen Regen, Schnee, Eis und Staub zu bewirken und auch eine Aufheizung zu vermeiden, die deren Effizienz vermindert.
  • In diesem Zusammenhang ist es für die Erfindung charakteristisch, dass die Solarzellen direkt auf Trägern befestigt sind, die zu der Vorrichtung gehören, wobei diese Träger länglich ausgebildet und auf ihrer Kante angeordnet sind und parallel in einem vorbestimmten Abstand zueinander orientiert sind, wobei in diesen Trägern Kanäle zur Kühlung und zur Abführung von erzeugter Wärme mittels eines zirkulierenden Gases, Flüssigkeit oder einem durch Solarwärme verdampfbaren Mediums vorgesehen sind, das später in einem Hitzespeicherraum kondensiert wird. Die Träger mit ihren befestigten Solarzellen sind zwischen einer transparenten äußeren Abdeckung aus Plastik oder Glas und einem unteren Dach, ebenfalls aus einem transparenten Material, geschützt, wobei das untere Dach die obere Begrenzung eines Raumes definiert, dessen Boden als Hitzespeicher dient, während gleichzeitig die unteren Teile der Träger auf- und abbewegliche Tafeln mittels Scharnieren abstützen.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die beweglichen Tafeln eine Höhe auf, die dem halben Abstand zwischen den Trägern entspricht. Des weiteren können die Tafeln aus einem reflektierenden und isolierenden Material hergestellt sein und mittels eines speziellen Richtprogramms positioniert werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend mittels eines Beispiels einer bevorzugten Ausführungsform detaillierter beschrieben, die Bezug nimmt auf die beigefügte Zeichnung, die einen schematischen Teilquerschnitt der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Gemäß der Erfindung zeigt die Zeichnung ein Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform eines Schutzraums für Solarzellen 3, der derart geformt ist, dass eine transparente äußere Abdeckung 1, bevorzugt aus Plastik oder Glas, über hohlen vertikalen Trägern 2 liegt, beispielsweise aus einem schwarzen anodisierten Aluminium, auf dem Solarzellen 3 befestigt wurden und ein Unterdach 8, das unterhalb der Träger 2 angeordnet ist und bevorzugt eine Plastikfolie ist. Durch diese Anordnung können die Solarzellen 3 effektiv mittels eines Gases oder eines nicht gefrierenden flüssigen Mediums gekühlt werden, dass durch Kanäle 4 in den Trägern 2 zirkuliert, von wo aus jedes gewählte Medium, das durch Solarwärme verdampft, einen Hitzespeicherraum erreichen kann, um zu kondensieren und anschließend recycled zu werden. Dadurch kann nicht nur Elektrizität, sondern auch Wärme gespeichert werden, wodurch es möglich ist, die Bedürfnisse nach Elektrizität, Aufwärmen/Abkühlen und Beleuchtung unter einem sogen. „Klima-Schutzraum" zu balancieren. Das kann durch Wärmepumptechnologie und längliche, bewegliche Tafeln 6, 7 erreicht werden, die an Scharnieren längs der unteren Kante der vertikalen Träger 2 montiert sind.
  • Die Tafeln 6, 7, die längliche, bewegliche, strahlende Schirme sein können, sind dazu da, um Sonnenlicht auf die Solarzellen 3 zu reflektieren. Sie sind aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt und ihre Positionierung 9 wird durch ein bereits bekanntes Prinzip gesteuert, das detailliert im US-Patent 4 733 506 beschrieben ist. Die unteren Kanten der Träger 2 bilden eine Halterung für das Unterdach 8, das aus einer Plastikfolie geformt ist und den unteren Raum vor Abwind schützt, wobei das untere Dach 8 zur gleichen Zeit als Schirm gegen Staub dient und die Decke eines Raums bildet, dessen Boden als ein Wärmespeicherraum fungiert.
  • Die Tafeln 6, 7 mit ihren reflektierenden Oberflächen, die dafür vorgesehen sind, während der Nacht Wärmeverlust zu vermeiden, werden dazu gebracht, die Positionen 9 während des Tages einzunehmen, um eine optimale Verteilung zwischen elektrischer-Wärmespeicherung, Innenraumbeleuchtung und Komfort zu geben. Das schafft neue Bedingungen für Klimagehäuse, die es beispielsweise ermöglichen, ein lokales Wassermanagement und verschiedene organische Abwasserzyklen zu regeln.
  • Die Positionen 9 der Tafeln 6, 7 können mittels eines Richtprogramms bestimmt werden, das die Balance zwischen Produktion von Elektrizität, der Klimatisierung und der Beleuchtung ununterbrochen optimiert -durch die Integration von objektspezifischen Daten (die geographische Lage: Längen-Breitengrad, die Kompassrichtung der transparenten Oberflächen, die grundsätzliche Gebäudegeometrie, die jährlichen Klimaprofile und die Kosten für externe Energieeinspeisung, mit der Zeit, dem Datum und anderen lokalen und momentanen Bedingungen, wie beispielsweise der Unterschied zwischen den Außen- und Innentemperaturen und vorhandener Wärmespeicherkapazität.
  • Die Optimierungsprobleme sind von einem anderen Typ, nämlich technisch und ökonomisch und ihre Lösung bietet gute Möglichkeiten, um verschiedene Märkte zu durchdringen, in denen eine gute Beleuchtung kombiniert werden kann mit verschlossenen, modularisierten Einheiten, die für die industrielle Produktion geeignet sind. Das letztere kann sehr einfach und flexibel sein, da Schneelasten, Winddrücke und Sperreigenschaften, die herkömmliche Gebäude benötigen, nicht berücksichtigt werden müssen.

Claims (6)

  1. Vorrichtung zur Abstützung und zum Schutz von Solarzellen, vorzugsweise des Typs mit einem Dünnfilm, zur Verwendung bei verschiedenen Gebäudetypen, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (3) direkt auf länglichen Trägern (2) montiert sind, mit einem vorbestimmten Abstand voneinander parallel orientiert und an ihrer Kante platziert, wobei in den besagten Trägern (2) Kanäle (4) für eine Kühlung und Ableitung der erzeugten Hitze mittels eines zirkulierenden Gases, einem Fluid oder einem durch Solarhitze verdampfbaren Medium vorhanden sind, welches später in einem Hitzespeicherraum kondensiert wird, wobei die besagten Träger (2), welche die Solarzellen (3) aufweisen, durch wenigstens eine über ihnen angeordnete transparente äußere Abdeckung (1) aus Kunststoff und / oder Glas geschützt sind und gleichzeitig die unteren Teile der Träger (2) auf- und abbewegliche Tafeln (6,7) mittels Scharnieren (5) abstützen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (2) mit den daran befestigten Solarzellen (3) zwischen der transparenten äußeren Abdeckung (1) und einem unteren Dach (8) ebenfalls aus einem transparenten Material geschützt sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Tafeln (6, 7) eine Höhe entsprechend einer Hälfte des Abstandes zwischen den Trägern (2) haben.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tafeln (6, 7) aus einem reflektierenden und hitzeisolierenden Material hergestellt sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Tafeln (6, 7) durch ein Führungsprogramm verstellbar ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zirkulierende Medium gegen ein Gefrieren resistent ist.
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