DE69735284T2

DE69735284T2 - Pfosten mit Solarzellen

Info

Publication number: DE69735284T2
Application number: DE69735284T
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Sakai-shi Yoshida; Takashi Daito-shi Fujii
Original assignee: TAGAWA SHOJI CO Ltd; Tagawa Shoji Co Ltd Himeji
Current assignee: TAGAWA SHOJI CO Ltd; Tagawa Shoji Co Ltd Himeji
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2017-12-20
Also published as: CA2225159A1; US6060658A; EP0849524A3; EP0849524A2; CA2225159C; DE69735284D1; EP0849524B1; ATE318389T1

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Pfosten mit Solarzellen und einer an diesem befestigten elektrischen Einrichtung wie einer Straßenleuchte oder einer ähnlichen Beleuchtungsvorrichtung, einem öffentlichen Hinweisschild, einer elektrischen Uhr oder einer Kommunikationseinrichtung.
In dem Artikel XP002060342 von Jürgen Schmid mit dem Titel "Small Power Photovoltaik System", PHOTOVOLTAIC SOLAR ENERGY CONFERENCE, 27.-31. Oktober 1986, S. 113-120, der den am nächsten kommenden Stand der Technik darstellt, wird eine Straßenbeleuchtungseinrichtung mit einem Pfosten mit Solarzellen beschrieben, die annähernd senkrecht an wenigstens einem Teilbereich des Pfostenkörpers angebracht sind, welcher Pfostenkörper versehen ist mit Speicherbatterien zum Sammeln elektrischer Energie aus den Solarzell-Modulen und zur Zufuhr der in den Batterien angesammelten elektrischen Energie zur Beleuchtungseinrichtung.
Weiter beschreibt die US-A-4 281 369 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beleuchtung mit Solarenergie und die US-A-4 718 185 ein modulares Solarenergie-Erzeugungssystem für die Zufuhr von Energie an ein Hinweisschild, eine Lichtquelle oder eine sonstige elektrische Vorrichtung für den Einsatz in der Nacht.
Unabhängige Energiequellensysteme sind allgemein zum Einsatz im Freien vorgesehen, um elektrische Energie beispielsweise Beleuchtungseinrichtungen für Straßenleuchten mit Solarzellen zuzuführen, die ortsunveränderlich an nach Süden gerichteten Stellen und am oberen Ende eines Pfostens unter einem Winkel von ca. 45 Grad zu einer Horizontalen schräg nach oben verlaufend angeordnet sind, um Solarenergie höchstwirksam aufnehmen zu können. Die erzeugte elektrische Energie wird unter Berücksichtigung der mittleren Sonnenscheindauer pro Tag in eine Speichereinrichtung eingespeist. Die in diesem Falle eingesetzte Speichereinrichtung ist so ausgelegt, dass sie eine für 5 bis 30 Tage ausreichende elektrische Energiemenge zu speichern vermag als Ausgleich für Tage ohne Sonne, da die Speichereinrichtung an regnerischen oder wolkigen Tagen nicht voll ladbar ist.
Bei derartigen Freiluft-Energiequellensystemen nach dem Stand der Technik sind die Einbaustellen für die Solarzellen unvermeidlich auf nach Süden gerichtete Örtlichkeiten mit Sonneneinfall beschränkt und ist kein Ausgleich für den Betrieb im Schatten berücksichtigt.
Das Solarzellen-System ist nach dem Stand der Technik unter einem Winkel von ca. 45 Grad auf eine Horizontale schräg nach oben gerichtet, so dass Ablagerungen wie beispielsweise Vogelkot auf ihre Oberseite gelangen können, wodurch das Aufladen der Speichereinrichtung verhindert wird. So geneigt angeordnete Solarzellen-Systeme werden weiterhin in Gegenden mit kalten Wintern mit Schnee bedeckt, so dass in aller Wahrscheinlichkeit das Laden der Speichereinrichtung unmöglich wird. Darüber hinaus müssen die Solarzellen völlig wasserdicht ausgeführt sein, um das Eindringen von über die schrägen Oberflächen derselben abfließendem Regenwasser zu verhindern. Weil die Solarzellen zum oberen Pfostenende hin schräg angeordnet sind, hat der mit den Zellen bestückte Pfosten ein unzureichendes Gleichgewicht, so dass die Wahrscheinlichkeit eines Umstürzens unter der Einwirkung von Wind oder Erschütterungen bei Erdbe ben besteht und der Pfosten unter sicherheitstechnischen Gesichtspunkten einer Verbesserung bedarf.
Weiter mussten bisher große Speichereinrichtungen mit einer elektrischen Energiespeicherkapazität für 5 bis 30 Tage eingesetzt werden, um fehlenden Sonnenschein kompensieren zu können. Das machte den Pfosten teuer und schwer und führte im übrigen zu dem Problem, dass das Gehäuse zur Aufnahme der Speichereinrichtung getrennt vom Pfostenkörper angeordnet werden musste, wodurch mehr Raum für die Installation des Gehäuses erforderlich ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Pfostens mit Solarzellen, der nicht mit den vorstehenden Nachteilen behaftet ist.
Erfindungsgemäß wird ein Pfosten mit Solarzellen und einer Beleuchtungseinrichtung oder ähnlichen elektrischen Vorrichtung an dem Pfosten bereitgestellt, welcher Pfosten eine erforderliche Anzahl von Solarzell-Modulen umfasst, die annähernd senkrecht an wenigstens einem Teilbereich einer Umfangswand eines Pfostenkörpers angebracht sind, und mit einer Speichereinrichtung zum Sammeln von elektrischer Energie aus den Solarzell-Modulen und zur Zufuhr der durch die Speichereinrichtung angesammelten elektrischen Energie zu der elektrischen Einrichtung versehen ist.
Die Solarzell-Module dienen der Erzeugung einer Menge von elektrischer Energie, die von der elektrischen Einrichtung an einem Tag verbraucht werden kann, wobei die Kapazität der Speichereinrichtung ebenfalls zum Sammeln eines Tagesbedarfs der elektrischen Einrichtung an elektrischer Energie ausgelegt ist.
Die Solarzell-Module sind ausgelegt für die Erzeugung der von der elektrischen Einrichtung an einem Tag zu verbrauchenden Menge an elektrischer Energie aus Solarstrahlung, die zumindest aus gestreutem Sonnenlicht, das gestreutes oder direktes Sonnenlicht sein kann, aufgenommen wird. Dementsprechend kann der Tagesbedarf der elektrischen Einrichtung an elektrischer Energie nicht nur an klaren, sondern auch an regnerischen oder wolkigen Tagen erzeugt werden.
Erfindungsgemäß wird die durch die Solarzell-Module zu erzeugende Leistung nicht nur auf der Basis der durch direktes Sonnenlicht an einem klaren Tag bereitgestellten Menge von Solarstrahlung wie nach dem Stand der Technik üblich bestimmt, sondern auf der Basis der bei gestreutem Sonnenlicht an regnerischen oder wolkenverhangenen Tagen aufgenommenen Strahlungsmenge.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind die Solarzell-Module annähernd senkrecht auf der Umfangswand des Pfostenkörpers angebracht, so dass die erzeugte Leistung der Module etwa ein Viertel der original ausgelegten Erzeugerleistung der Module beträgt. Da die erzeugte Leistung wie vorstehend ausgeführt auf die Solarstrahlungsmenge aus gestreutem Sonnenlicht an einem regnerischen oder wolkigen Tag abgestellt ist, entspricht die demnach nutzbare erzeugte Leistung mehreren Prozent der original ausgelegten Erzeugerleistung der Module.
Die aus gestreutem Sonnenlicht aufgenommene Solarstrahlung weist eine einzigartige Beschaffenheit auf und ist bei Sonnen schein vom Morgen bis zum Abend verfügbar. Es handelt sich hierbei um Strahlungsenergie, die unabhängig vom Wetter selbst an regnerischen und wolkigen Tagen und an einem klaren Tag sogar im Schatten gleichmäßig und langzeitig während eines Tages sowie unabhängig davon, ob das installierte Solar-Zellensystem nach Osten, Westen, Süden oder Norden gerichtet ist, zur Verfügung steht.
An einer sonnigen Stelle (d.h. im Falle einer nach Süden gerichteten Oberfläche) an einem klaren Tag bietet direktes Sonnenlicht eine sehr große Menge an Solarenergie, so dass bei entsprechender Anordnung die Solarzellen innerhalb kurzer Zeit die für einen Tag erforderliche Menge elektrischer Energie erzeugen.
Das Solarzell-Modul ist in Form einer Platte oder eines Films vorgesehen. Die erforderliche Anzahl von Solarzell-Modulen ist annähernd senkrecht entlang wenigstens einem Teilbereich der Umfangswand des Pfostenkörpers angebracht. Eingesetzt wird mindestens eine Solarzelle. Ist die erzeugte Leistung einer einzelnen Solarzelle geringer als die an einem Tag von der elektrischen Einrichtung verbrauchte Menge elektrischer Energie, so ist die jeweils zur Bereitstellung der erforderlichen elektrischen Energiemenge benötigte Zahl von Solarzell-Modulen zu verwenden.
Die Speichereinrichtung dient zum Sammeln elektrischer Energie aus den Solarzell-Modulen. Zweckmäßige Speichereinrichtungen sind beispielweise elektrische doppellagige Kondensatoren, Nickel-Kadmium-Batterien und Bleibatterien.
Die Speichereinrichtung wird täglich mehrmals geladen und entladen, sammelt die von den Solarzell-Modulen erzeugte und von der elektrischen Einrichtung an einem Tag zu verbrauchende Menge elektrischer Energie und führt die Energie der elektrischen Einrichtung zu. Vorzugsweise ist die Speichereinrichtung also für eine größere Anzahl von Lade- und Entlade-Zyklen zu konzipieren. Die Einrichtung sollte in Form eines elektrischen doppellagigen Kondensators vorgesehen werden. Ist weiterhin die Speichereinrichtung zum Laden und Entladen einer elektrischen Energiemenge eingestellt, die beträchtlich geringer ist als ihre original ausgelegte Kapazität, so lässt sich die Anzahl der Lade-Entlade-Zyklen in einem hohen Maße erhöhen. Als Batterie ist eine Nickel-Kadmium-Batterie oder Bleibatterie einsetzbar.
Im Grenzflächenbereich zwischen zwei in Kontakt miteinander stehenden unterschiedlichen Lagen (fest/flüssig) sind positive und negative Ladungen vorhanden, die nur in einem sehr geringen Abstand an den gegenüberliegenden Seiten der Grenzfläche voneinander getrennt sind. Diese Ladungen sind als "elektrische Doppellage" bezeichnet. Bei Beaufschlagung der elektrischen Doppellage mit Spannung wird Elektrizität in dieser gespeichert. Dieses Prinzip findet bei einem elektrischen doppellagigen Kondensator Anwendung. Eine diesen Kondensator in Kombination mit einer Solarzelle umfassende Solarzellenvorrichtung ist bereits aus der Japan-Patentanmeldung Nr. 324096/1993 (der J-A-177683/1995 und der dieser entsprechenden US-PS Nr. 5 594 313) bekannt.
Bei einer Speichereinrichtung in Form eines derartigen elektrischen doppellagigen Kondensators werden die Kondensatoren an einer Seite des Solarzell-Moduls angeordnet unter Ausbildung einer Energiequelleneinheit, die sich annähernd senkrecht auf der Umfangswand des Pfostenkörpers befindet, wobei die Kondensatorseite der Einheit dem Pfostenkörper zugewandt ist.
Andererseits weist der Pfostenkörper einen dreieckigen, quadratischen oder rechteckigen, fünf-, sechs-, achteckigen oder sonst wie polygonalen bzw. runden oder elliptischen Querschnitt auf. Der Pfostenkörper kann hohl oder massiv sein.
Bei einem hohlen Pfostenkörper ist die Speichereinrichtung im Innern desselben angeordnet. Im Falle eines massiven Pfostenkörpers wird die Speichereinrichtung auf der Außenfläche des Pfostens befestigt.
Der Pfostenkörper ist mit einer Inverterschaltung zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom und zur Verstärkung der Beleuchtungseinrichtung bzw. einer ähnlichen elektrischen Vorrichtung zuzuführenden Frequenz auf einen vorbestimmten Wert ausgestattet.
Die platten- oder filmartigen Solarzell-Module sind annähernd senkrecht an wenigstens einem Teilbereich der Umfangswand des Pfostenkörpers angebracht. Bei einem Pfostenkörper mit polygonalem Querschnitt sind die Module wenigstens entlang einer der mehreren Seiten montiert. Die Module sind auf der Umfangswand des Körpers etwa über die gesamte Länge derselben bzw. bis zur oberen Hälfte der Wand verlaufend befestigt. Alternativ sind die Solarzell-Module in einem Mittenbereich zwischen dem oberen und dem unteren Pfostenende angeordnet.
Zur Erzielung der größtmöglichen Erzeugerleistung ist es wünschenswert, die Solarzell-Module über die gesamte Fläche der Umfangswand des Pfostenkörpers verteilt zu installieren.
Zwar dienen die Module dazu, die von der elektrischen Einrichtung an einem Tag zu verbrauchende Menge elektrischer Energie zu erzeugen, wobei die Solarstrahlung aus gestreutem oder direktem Sonnenlicht aufgenommen wird, doch die Energie wird vorzugsweise aus Solarstrahlung gewonnen, die sowohl aus gestreutem als auch direktem Sonnenlicht aufgenommen wird.
Bei Anordnung der Solarzell-Module über die gesamte Fläche der Umfangswand des Pfostenkörpers verteilt sind die Module der Sonneneinstrahlung aus dem Süden bei höchstem Sonnenstand am Mittag, aus dem Osten am Morgen und aus dem Westen am Nachmittag ausgesetzt. Damit lässt sich Sonnenschein über den Tag hinweg zur Gewinnung von Solarstrahlung wirksam nutzen.
Die Solarzell-Module werden wie folgt angebracht: bei beispielsweise dreieckigem Querschnitt des Pfostenkörpers auf zwei oder sämtlichen drei Seiten des Körpers, bei quadratischem bzw. rechteckigem Querschnitt auf zwei bis zu sämtlichen Seiten, bei fünfeckigem Querschnitt auf drei bis sämtlichen fünf Seiten, bei sechseckigem Querschnitt auf drei bis zu sämtlichen sechs Seiten und bei achteckigem Querschnitt auf drei bis zu sämtlichen acht Seiten des Korpus.
Weist der Pfostenkörper einen derartigen polygonalen Querschnitt auf, so sollte der Pfosten so ausgerichtet sein, dass eine der Ecken des Pfostenkörpers dem Höchststand der Sonne zugewandt ist, da in diesem Falle der Sonnenschein über den ganzen Tag hinweg wirksam genutzt werden kann.
Bei einem runden oder elliptischen Querschnitt des Pfostenkörpers kann auf den vorderen und hinteren Flächen bzw. den linken und rechten Seiten des Körpers eine Abflachung für die Montage der Module vorgesehen werden.
Als Beispiele für auf einem erfindungsgemäßen Pfosten mit Solarzellen einzusetzende elektrische Einrichtungen sind Strassenbeleuchtungen, öffentliche Hinweisschilder, elektrische Uhren und Kommunikationseinrichtungen zu nennen.
Bei öffentlichen Hinweisschildern werden die Lettern, Symbole oder sonstigen Darstellungen durch Leuchtstofflampen, elektrodenlose Xenon-Leuchtstofflampen oder ähnliche Beleuchtungseinrichtungen angestrahlt oder die Darstellungen selbst durch Leuchtelektroden oder dergleichen zum Leuchten gebracht, um eine verbesserte Anzeige oder einen ästhetischen Effekt zu erzeugen. Die von den Solarzell-Modulen erzeugte und in der Speichereinrichtung gesammelte elektrische Energie wird diesen Beleuchtungseinrichtungen zugeführt.
Der erfindungsgemäße Pfosten ist hinsichtlich seines Aufstellungsortes keinerlei Beschränkungen unterworfen und deshalb auf einfache Weise zu installieren, wobei nicht viel Platz erforderlich und die Menge der zu erzeugenden elektrischen Energie einstellbar ist, indem die Zahl der zu verwendenden Module bzw. die Modulfläche entsprechend variiert wird, so dass höchste Zweckmäßigkeit geboten wird.
Aufgabe der Solarzell-Module ist die Erzeugung der von der elektrischen Einrichtung an einem Tag zu verbrauchenden elektrischen Energie aus der aufgenommenen Solarstrahlung aus wenigstens gestreutem Sonnenlicht, das entweder gestreutes oder direktes Sonnenlicht ist. Somit lässt sich die von der elektrischen Einrichtung zu verbrauchende elektrische Energie nicht nur an einem klaren Tag, sondern auch an regnerischen oder wolkenverhangenen Tagen erzeugen.
Im Rahmen der Erfindung wird die durch die Solarzell-Module zu erzeugende Leistung nicht nur auf der Basis der durch direktes Sonnenlicht an einem klaren Tag bereitgestellte Menge solarer Strahlung wie nach dem Stand der Technik üblich bestimmt, son dern vielmehr auch auf der Basis der bei gestreutem Sonnenlicht an regnerischen oder wolkenverhangenen Tagen aufgenommenen Strahlungsmenge. Die aus gestreutem Sonnenlicht aufgenommene Solarstrahlung ist von einzigartiger Beschaffenheit und bei Sonnenschein vom Morgen bis zum Abend verfügbar. Es handelt sich um eine Strahlungsenergie, die wetterunabhängig sogar an regnerischen oder wolkigen Tagen oder an einem klaren Tag selbst im Schatten sowie unabhängig davon, ob das Solarzellensystem nach Osten, Westen, Süden oder Norden gerichtet ist, d.h. unabhängig von der Ausrichtung des installierten Systems, über lange Zeit im Tagesverlauf gleichmäßig zur Verfügung steht.
Erfindungsgemäß funktionieren somit die Solarzell-Module sogar im Schatten sowie an regnerischen oder wolkigen Tagen und erzeugen sie selbst unter diesen Bedingungen eine ausreichende Menge elektrischer Energie, weshalb hier ein allwettertaugliches System bereitgestellt wird.
Die Speichereinrichtung wird mehrmals täglich geladen und entladen, sammelt die von den Solarzell-Modulen erzeugte und von der elektrischen Einrichtung an einem Tag zu verbrauchende Menge elektrischer Energie und führt die Energie der elektrischen Einrichtung zu. Die Speichereinrichtung kann deshalb kompakt und mit geringer Kapazität vorgesehen werden.
Als Speichereinrichtung wird ein elektrischer doppellagiger Kondensator, eine Nickel-Kadmium-Batterie oder eine Bleibatterie einsetzt. Weiter sind die zur Bereitstellung einer Energieversorgungsquelle in der Kombination mit Solarzell-Modulen einzusetzenden Speichereinrichtungen im Innern des Pfostenkörpers angeordnet oder ist die Kombination aus Speichereinrichtungen und Modulen an der Umfangswand des Pfostenkörpers ange bracht, so dass sich der Platzbedarf für die Installation des Systems reduzieren lässt.
Durch die annähernd senkrechte Anordnung der Solarzell-Module auf der Umfangswand des Pfostenkörpers bietet der Pfosten ein ästhetisches Erscheinungsbild und besteht keine Wahrscheinlichkeit für ein Umstürzen des Pfostens durch Wind- oder Erdbebeneinwirkung, so dass ein hohes Maß an Sicherheit gewährleistet ist.
Die Solarzell-Module sind im oberen Teil des Pfostenkörpers angeordnet, so dass Solarenergie wirksam aufgenommen werden kann. Auch sind die Module bei Anordnung in größerer Höhe über dem Boden vor Unfug oder Beschädigung geschützt, so dass auch hier ein ausgezeichneter Sicherheitsstandard erreicht wird.
Es folgt eine detailliertere Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung, nämlich eines Pfostens mit Solarzellen, der für Straßenbeleuchtungen eingesetzt werden kann;
2 eine im größeren Maßstab gezeichnete Horizontal-Schnittansicht dieses Pfostens;
3 eine im größeren Maßstab gezeichnete fragmentarische Perspektivansicht desselben, aus welcher an der Umfangswand des Pfostenkörpers angebrachte Solarzell-Module ersichtlich sind;
4 eine im größeren Maßstab gezeichnete fragmentarische Vertikal-Schnittansicht des Pfostens;
5 eine schematische Perspektivansicht, welche die Position eines für eine Straßenbeleuchtung eingesetzten Pfostens relativ zum Sonnenlicht aufzeigt;
6 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, nämlich eines Pfostens mit Solarzellen, der zur Aufnahme einer elektrischen Uhr eingesetzt werden kann;
7 eine im größeren Maßstab gezeichnete Horizontal-Schnittansicht dieses Pfostens;
8 eine schematische Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung, nämlich eines Pfostens mit Solarzellen, der für eine Straßenbeleuchtung mit runder Beleuchtungseinrichtung einsetzbar ist;
9 eine im größeren Maßstab gezeichnete Horizontal-Schnittansicht desselben;
10 eine im größeren Maßstab gezeichnete Horizontal-Schnittansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung, nämlich eines Pfostens mit Solarzellen, der für eine Straßenleuchte eingesetzt werden kann.
11 eine im größeren Maßstab gezeichnete fragmentarische Vertikal-Schnittansicht desselben;
12 eine im größeren Maßstab gezeichnete Perspektivansicht desselben, aus welcher an der Umfangswand des Pfostenkörpers angebrachte Solarzell-Module ersichtlich sind;
13 eine Vorderansicht einer fünften Ausführungsform der Erfindung, nämlich eines Pfostens mit Solarzellen, der für eine Einrichtung zum Beleuchten eines öffentlichen Hinweisschilds einsetzbar ist; und
14 eine rechtsseitige Ansicht desselben.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In sämtlichen Zeichnungen sind gleiche Teile mit jeweils gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Wie aus den eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellenden 1 bis 5 ersichtlich, ist an einem Pfosten 1 mit Solarzellen eine elektrische Einrichtung, beispielsweise eine Beleuchtungsvorrichtung 5A zum Einsatz als Straßenleuchte, angebracht. Der Pfosten 1 weist einen Pfostenkörper 2 auf, der sich von einer Basis 7 auf dem Boden G senkrecht nach oben erstreckt und an dessen Umfangswand plattenartige Solarzell-Module 3 die Wand entlang so angebracht sind, dass die Licht aufnehmenden Oberflächen der Module 3 annähernd senkrecht angeordnet sind.
Der Pfostenkörper 2 ist aus Stahl gefertigt und weist einen quadratischen Querschnitt auf. Die plattenartigen Solarzell-Module 3 sind über die annähernd senkrechte Wand des auf der Basis 7 montierten Pfostenkörpers 2 verteilt so angeordnet, dass ihre Licht aufnehmenden Oberflächen annähernd senkrecht positioniert sind.
Die dargestellten Solarzell-Module 3 sind auf den vier Seiten des Pfostenkörpers 2 angebracht. Auf jeder Seite des Pfostenkörpers 2 befinden sich vier übereinander angeordnete Module 3.
Kantenprofile 10 aus stranggepresstem Aluminium sind an den vier Kanten des Pfostenkörpers 2 befestigt und halten die Module 3.
Wie im Einzelnen aus 2 ersichtlich, weist jedes der Kantenprofile 10 ein Montageelement 11 von etwa L-förmigem Querschnitt mit gegenüberliegenden und mittels Schrauben 19, 19 am Pfostenkörper 2 befestigten seitlichen Eckenbereichen 11a, 11b auf. Das Montageelement 11 ist mit denselben gegenüberliegenden Verlängerungen 12, 12 sowie mit einer Ausnehmung 13 zwischen dem Montageelement 11 und jeder Verlängerung 12 versehen. Ein Kantenbereich des Moduls 3 ist in die Ausnehmung 13 eingelassen.
Im Innern des Pfostenkörpers 2 (siehe 3) befindet sich eine Speichereinrichtung 4 zum Sammeln von durch die Module 3 erzeugter elektrischer Energie. So wird beispielsweise die Speichereinrichtung 4 einzeln für die vier Module 3 auf den vier Seiten des Pfostenkörpers in jeder der vier Staffeln oder für sämtliche Module 3 vorgesehen. Die Anzahl der Speichereinrichtungen 4 ist jedoch nicht begrenzt.
Soll die Speichereinrichtung 4 beispielsweise in dieser Weise im Innern des Pfostenkörpers 2 untergebracht werden, so ist sie einfach zu installieren und durch den Pfostenkörper 2 geschützt. Wie aus 3 ersichtlich, ist eine der Seitenwände des Pfostenkörpers 2 mit einer Öffnung 29 zur Kontrolle der Speichereinrichtung 4 versehen. Eine Inverterschaltung (nicht dargestellt) ist zusammen mit der Speichereinrichtung 4 im In nern des Pfostenkörpers 2 angeordnet, um den Gleichstrom aus der Speichereinrichtung 4 in Wechselstrom umzuwandeln und die der Beleuchtungseinrichtung 5A zu beaufschlagende Frequenz auf einen vorgegebenen Wert zu verstärken.
Als Beispiele für zweckmäßige Speichereinrichtungen wären elektrische doppellagige Kondensatoren, Nickel-Kadmium-Batterien, Bleibatterien usw. zu nennen, wobei dem elektrischen doppellagigen Kondensator der Vorzug zu geben ist, weil der Speichereinrichtung 4 durch diesen eine längere Lebensdauer mitgegeben werden kann.
Wie im Einzelnen aus 2 und 4 ersichtlich, weist der Pfostenkörper 2 eine Innenverdrahtung 14 auf, durch die hindurch die elektrische Energie aus der Speichereinrichtung 4 der Beleuchtungseinrichtung 5A als elektrische Vorrichtung zugeführt wird. Jedes Solarzell-Modul 3 ist mit einem plus- und einen minusseitigen Draht 15 versehen, wobei diese Drähte 15 über Verbindungsstecker und Verbindungsbuchsen 17, 18 mit der Innenverdrahtung verbunden und damit auf der Seitenwand des Pfostenkörpers 2 befestigt sind. Die Drähte 15 zwischen benachbarten Modulen 3 sind in einem Hohlraumbereich 16 zwischen der Umfangswand des Pfostenkörpers 2 und den Modulen 3 untergebracht.
Der erfindungsgemäße Pfosten 1 mit Solarzellen ist in Allwetterausführung vorgesehen und für das Laden der Speichereinrichtung mit elektrischer Energie sowie deren Entladung in der jeweils für einen Tag geforderten Menge an regnerischen und wolkigen Tagen sowie an klaren Tagen im Schatten geeignet.
Im Einzelnen dient das System der Solarzell-Module 3 zur Erzeugung von elektrischer Energie in einer Menge, wie sie an einem Tag von der Beleuchtungseinrichtung verbraucht werden kann, und weist die Speichereinrichtung 4 eine Kapazität auf, die zum Sammeln dieses Tagesbedarfs der Beleuchtungseinrichtung 5A an elektrischer Energie ausreicht.
Weiter ist das System der Solarzell-Module 3 gedacht für die Erzeugung der an einem Tag von der Beleuchtungseinrichtung 5A zu verbrauchenden elektrischen Energie, wobei eine Menge an Solarstrahlung wenigstens aus Sonnenlicht aufgenommen wird, das gestreutes oder direktes Sonnenlicht ist. Damit wird die von dem System der Solarzell-Module 3 zu erzeugende elektrische Energie auf der Basis der an einem regnerischen oder wolkigen Tag zur Verfügung stehenden Solarstrahlungsmenge vorbestimmt.
Die aus gestreutem Sonnenlicht aufgenommene Solarstrahlung ist von einzigartiger Beschaffenheit und bei Sonnenschein vom Morgen bis zum Abend verfügbar. Es handelt sich um Strahlungsenergie, die wetterunabhängig sogar an regnerischen oder wolkigen Tagen oder an einem klaren Tag selbst im Schatten sowie unabhängig davon, ob das Solarzellensystem nach Osten, Westen, Süden oder Norden gerichtet ist, d.h. unabhängig von der Ausrichtung des installierten Systems, über lange Zeit im Tagesverlauf gleichmäßig zur Verfügung steht. Dementsprechend ist der die Solarzellen enthaltende erfindungsgemäße Pfosten 1 ein Allwettersystem, das bei regnerischem oder wolkigem Wetter bzw. an klaren Tagen im Schatten betrieben werden kann.
Erfindungsgemäß sind die Solarzell-Module 3 im Allgemeinen senkrecht auf der Umfangswand des Pfostenkörpers 2 angebracht, so dass die erzeugte Leistung der Module 3 etwa ein Viertel ihrer original ausgelegten Leistung beträgt. Da die erzeugte Leistung wie vorbeschrieben auf der aus gestreutem Sonnenlicht an einem regnerischen oder wolkigen Tag aufgenommenen Solar strahlungsmenge basiert, entspricht die nutzbare erzeugte Leistung dementsprechend mehreren Prozent der original ausgelegten Erzeugerleistung der Module 3.
Die Größe der Oberfläche eines plattenartigen Solarzell-Moduls 3 und die Anzahl der einzusetzenden Solarzell-Module 3 werden deshalb entsprechend in Übereinstimmung mit der durch den Pfosten 1 zu erreichenden Menge an elektrischer Energie festgelegt.
Die nachstehende Tabelle 1 zeigt das Verhältnis zwischen der Oberflächengröße und der Erzeugerleistung eines Moduls 3 und die durch das Modul bereitzustellende Menge elektrischer Energie. Die Klammerwerte sind die elektrischen Energiemengen, die von den Modulen 3 in einer Staffel erzielt werden.
Tabelle 1
Es sei angenommen, dass der erfindungsgemäße Pfosten 1 beispielsweise als Mast für eine Straßenleuchte eingesetzt wird, wobei eine elektrodenlose Xenon-Leuchtstofflampe als Beleuchtungseinrichtung 5A benutzt wird. Bei einem elektrischen Energieverbrauch von 7 W/h durch die Leuchtstofflampe und einer Betriebsdauer von 5 Stunden beträgt die insgesamt verbrauchte elektrische Energiemenge 35 W/h. Somit sind Solarzell-Module 3 des Typs b in Tabelle 1 für einen Einsatz in diesem Falle geeignet.
Es werden also die Oberflächengröße des Moduls, die Anzahl der einzusetzenden Module, die Erzeugerleistung und die beizustellende Menge elektrischer Energie zweckmäßigerweise im Hinblick auf die Höhe, Dicke und Querschnittsform der Pfostenkörpers 2 bestimmt.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Solarzell-Module 3 über die gesamte Fläche der Umfangswand des Pfostenkörpers 2 mit quadratischem Querschnitt verteilt, so dass wie aus 5 ersichtlich das Modulsystem der Solarstrahlung 32 von Süden bei höchstem Sonnenstand am Mittag, der Solarstrahlung 31 von Osten am Morgen und der Solarstrahlung 33 von Westen am Nachmittag ausgesetzt ist. Dies hat zur Folge, dass Sonnenschein während des Tages wirksam zur Erzielung von Solarenergie genutzt werden kann.
In dem dargestellten Fall ist es wünschenswert, den Pfosten 1 so zu positionieren, dass eine seiner Kanten der Richtung des höchsten Sonnenstands zugewandt ist.
6 und 7 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung, nämlich einen mit Solarzellen bestückten Pfosten 1 mit einer elektrischen Uhr 5B als elektrische Einrichtung, die auf dem oberen Ende des Pfostens 1 montiert ist. Der Korpus 2 des Pfostens 1 weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Dementsprechend sind Solarzell-Module 3a von großer Breite auf der Breitseite und Solarzell-Module 3b von geringer Breite auf der Schmalseite des Pfostenkörpers 2 angebracht. Die Module 3 sind übereinander in vier Staffeln angeordnet.
Die zweite Ausführungsform hat mit Ausnahme des vorbeschriebenen Merkmals den gleichen konstruktiven Aufbau wie die erste.
8 und 9 stellen eine dritte Ausführungsform der Erfindung dar, nämlich einen mit Solarzellen bestückten Pfosten 1 mit einer runden Straßenleuchte 5C als elektrischer Einrichtung, die von einer zylindrischen Konsole 28 auf der Oberseite 27 des Pfostens 1 getragen wird. Der Pfosten umfasst einen Korpus 2 mit einem Querschnitt in Form eines regelmäßigen Achtecks.
Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der ersten, dass Kantenprofile 10 als Halterungen für Solarzell-Module 3 einen winkligen Querschnitt, der einer Kante eines regelmäßigen Achtecks entspricht, aufweisen. Mit Ausnahme dieses Merkmals hat die dritte Ausführungsform genau den gleichen konstruktiven Aufbau wie die erste.
10 bis 12 zeigen eine vierte Ausführungsform mit Energiequellen-Einheiten 6, die jeweils ein Solarzell-Modul 3 und als Speichereinrichtungen dienende elektrische doppellagige Kondensatoren 8, die auf einer Seite des Moduls 3 angeordnet und in einem Gehäuse 9 untergebracht sind, umfassen. Die Energiequellen-Einheiten 6 sind annähernd senkrecht an der Umfangswand eines Pfostenkörpers 2 von quadratischem Querschnitt und über die Wand verlaufend angeordnet, wobei die Kondensatorseite einer jeden Einheit dem Pfostenkörper zugewandt ist.
Die Energiequellen-Einheiten 6 sind beispielsweise mit Hilfe von Kantenprofilen 20 aus Spritzgussaluminium befestigt, die an den vier Kanten des Pfostenkörpers 2 angebracht sind. Im Einzelnen weist jedes Kantenprofil 20 gegenüberliegende Seitenkantenbereiche 20a auf, welche nach innen vorspringende Kantenabschnitte 9a der Gehäuse 9 von jeweils zwei benachbar ten Einheiten 6 halten. Schrauben 21 sind durch das Kantenprofil 20 in dessen Breitenmitte geführt und mit ihren inneren Enden in Gewindelöcher 22 in der entsprechenden Ecke des Pfostenkörpers 2 eingeschraubt. Auf diese Weise werden die Energiequellen-Einheiten 6 durch die Kantenprofile 20 gehalten.
Ein U-förmiger Abstandshalter 23 mit nach außen gerichteter Öffnung ist zwischen jedes senkrecht benachbart angeordnete Energiequellen-Einheiten-Paar 6, 6 eingesetzt und weist ein Bodenelement auf, das mittels Schrauben 24 am Pfostenkörper 2 befestigt ist. Die Öffnung des Abstandshalters 23 ist mit einer Halteplatte 25 abgedeckt, welche das untere Ende des Gehäuses 9 der oberen Einheit 6 und das obere Ende des Gehäuses 9 der unteren Einheit 6 hält. Die Halteplatte 25 ist mit langen Schrauben 26 zusammen mit dem Abstandshalter 23 an der Seitenwand des Pfostenkörpers 2 befestigt.
13 und 14 zeigen eine fünfte Ausführungsform, nämlich einen mit Solarzellen bestückten Pfosten 1, der mit einem öffentlichen Hinweisschild 5D als elektrische Einrichtung versehen ist.
Der Pfosten 1 der fünften Ausführungsform umfasst einen Pfostenkörper 2 der gleichen Art wie für die erste Ausführungsform beschrieben. Im Einzelnen weist der Pfostenkörper 2 einen quadratischen Querschnitt auf, erstreckt sich senkrecht von einer Basis 7 auf dem Boden G aus nach oben und ist mit plattenartigen Solarzell-Modulen 3 ausgestattet, die annähernd senkrecht an der Umfangswand des Körpers 2 angebracht sind.
Die Module 3 sind in drei Staffeln oder Sektionen in der oberen Hälfte des Pfostenkörpers 2 angeordnet. Platten 40, die keine Solarzell-Module sind, jedoch in etwa die gleiche Größe wie die Module 3 aufweisen, sind in zwei Sektionen in der un teren Hälfte des Pfostenkörpers 2 vorgesehen. Diese Platten 40 verleihen der Umfangswand des Pfostens 1 ein sauberes Aussehen und ermöglichen in zwei Gruppen die Anordnung der Module in einer um zwei Sektionen höheren Position über dem Boden, so dass die Module 3 gegen Unfug oder Beschädigung geschützt sind.
Das öffentliche Hinweisschild 5D weist eine Tafel 41 auf, die mit vier Aufhängern 44 an einem horizontal von einem oberen Endbereich des Pfostenkörpers 2 vorstehenden Arm 42 aufgehängt ist. Der Arm 42 wird durch einen langen Draht und zwei kurze Drähte 43 zwischen einer Konsole 49 im oberen Endbereich des Pfostenkörpers 2 und zwei Konsolen 50 am äußeren Ende bzw. in einem Mittelabschnitt des Arms 42 gehalten. Eine Kappe 48 in Form einer dreieckigen Pyramide befindet sich am oberen Ende des Pfostenkörpers 2.
Die Tafel 41 beinhaltet Lettern, Symbole oder sonstige Darstellungen, welche von einer Beleuchtungseinrichtung 46 mit elektrodenlosen Xenon-Leuchtstofflampen 47 oder üblichen Leuchtstofflampen angestrahlt werden. Die Tafel 41 trägt weiter ein Hinweiszeichen 45 in Form eines Pfeils, der seinerseits durch Leuchtdioden erhellt wird. Die von den Solarzell-Modulen 3 bereitgestellte und in den Speichereinrichtungen 4 angesammelte elektrische Energie wird diesen Einrichtungen 47, 45 zugeführt.

Claims

Pfosten (1) mit Solarzellen und einer Beleuchtungseinrichtung (5A, 5C, 46) oder ähnlicher elektrischer Einrichtung an dem Pfosten, welcher Pfosten (1) eine Anzahl von Solarzell-Modulen (3) umfaßt, die annähernd senkrecht an wenigstens einem Teilbereich einer Umfangswand eines Pfostenkörpers (2) angebracht sind, welcher Pfostenkörper (2) versehen ist mit einer Speichereinrichtung (4) zum Sammeln von elektrischer Energie von den Solarzell-Modulen (3) und zur Zufuhr der durch die Speichereinrichtung (4) angesammelten elektrischen Energie zu der elektrischen Einrichtung, welcher Pfosten (1) dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mehrzahl der Solarzell-Module (3) eine Anzahl aufweist, die ausreicht zur Erzeugung einer Menge von elektrischer Energie, die durch die elektrische Einrichtung an einem Tag verbraucht werden kann, und dass die Speichereinrichtung (4) eine Kapazität aufweist zum Ansammeln der Menge der elektrischen Energie, die durch die Mehrzahl der Solarzell-Module (3) für den Verbrauch durch die elektrische Einrichtung an einem Tag erzeugt wird.
Pfosten mit Solarzellen gemäß Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl der Solarzell-Module (3) elektrische Energie aus der aufgenommenen Solarstrahlung des Sonnenlichts erzeugt, das entweder gestreutes Sonnenlicht oder direktes Sonnenlicht ist.
Pfosten mit Solarzellen gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Speichereinrichtung (4) ein elektrischer doppellagiger Kondensator, eine Nickel-Kadmium-Batterie oder eine Bleibatterie ist, und dass die Speichereinrichtung (4) innerhalb des Pfosten-Korpus (2) angeordnet ist.
Pfosten mit Solarzellen gemäß Anspruch 1, bei dem der Pfosten-Korpus (2) einen polygonalen Querschnitt aufweist und die Solarzell-Module (3) sich entlang wenigstens einer der mehreren Seiten des Pfosten-Korpus (2) erstrecken.
Pfosten mit Solarzellen gemäß Anspruch 1, bei dem die elektrische Einrichtung Lichtenergie erzeugt.