DE9110233U1

DE9110233U1 - Solarpaneele, insbesondere für Solarkollektoren

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Publication number: DE9110233U1
Application number: DE9110233U
Authority: DE
Original assignee: JOSIC ANTE ZAGREB YU
Current assignee: JOSIC ANTE ZAGREB YU
Priority date: 1991-08-19
Filing date: 1991-08-19
Publication date: 1991-10-17
Anticipated expiration: 2001-08-20

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing. E. Eder Dipl.-lng.K.Schieschke

8000 München 40 - Elisabeths*. 3*

Ante Josic Vrhovac 12a 41000 Zagreb

Solarpaneele, insbesondere für Solarkollektoren

Die Erfindung betrifft eine Solarpaneele, insbesondere für Solarkollektoren, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1.

Solarpaneele im allgemeinen dienen zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Solarkollektoren bei der Umsetzung der in der Sonnenstrahlung enthaltenen Energie in nutzbare Wärmeenergie oder elektrische Energie.

Bisher bekannte Solarkollektoren weisen in praktisch allen Fällen im wesentlichen ebene obere Platten oder Paneele auf, so daß bei um einen Winkel cc schräg einfallender Sonnenstrahlung die wirksame Fläche in nachteiliger Weise um den Faktor k=sinoc reduziert wird. Zusätzlich erhöht sich dabei der Reflexionsfaktor, so daß der Gesamtwirkungsgrad des Solarkollektors bei schräg einfallenden Sonnenstrahlen drastisch reduziert wird.

Dieser Nachteil kann dadurch vermindert werden, daß der Solarkollektor mit der zugehörigen Solarpaneele in einem festen Winkel aufgestellt wird, der - betrachtet über den Zeitraum eines Tages bzw. über den gesamten Zeitraum eines Jahres - im Mittel den optimalen Wirkungsgrad gewährleistet. Dabei bleibt der erreichbare mittlere Wirkungsgrad jedoch unbefriedigend, da die optimale Stellung des Solarkollektors zur Sonne, nämlich exakt senkrecht zur einfallenden Strahlung, nur für relativ kurze Zeit gegeben ist.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, den Solarkollektor dem Verlauf der Sonne derart nachzuführen, daß zu jedem Zeitpunkt das senkrechte Auftreffen der Sonnenstrahlung auf die ebene Solar-

paneele bzw. den Solarkollektor gewährleistet ist. Diese Verfahrensweise ist jedoch aufgrund des immensen konstruktiven und steuerungs- bzw. regelungstechnischen Aufwands für den alltäglichen Einsatz auch im privaten Bereich nicht zu realisieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Solarpa- ' neele für Solarkollektoren zu schaffen, welche bei fester Installation des Kollektors einen höheren Wirkungsgrad für die Umwandlung von Strahlungsenergie in Wärmeenergie oder elektrische Energie gewährleistet und dabei einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Darüberhinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Solarpaneele für Solarkollektoren zu schaffen, welche die Abhängigkeit des Wirkungsgrades der Gesamtanordnung vom Einfallswinkel der Strahlung reduziert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Schutzanspruchs 1.

Durch die Verwendung von mehreren im wesentlichen halbkugelförmigen Kuppeln ergibt sich der Vorteil eines konstant hohen Wirkungsgrades, dessen Abhängigkeit vom Einfallswinkel der Sonnenstrahlung gegenüber bekannten Anordnungen deutlich geringer ist, wobei die Solarpaneele auf einfache und kostengünstige Weise, beispielsweise durch Press-, Spritz- oder Tiefziehverfahren, hergestellt werden kann. Darüberhinaus kann die erfindungsgemäße Solarpaneele auch bei bereits installierten Solarkollektoren einfach nachgerüstet werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Solarpaneele nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Solarpaneele in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel ähnlich Fig. 2;

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereiches in Fig. 2 und

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereiches in Fig. 3.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Solarpaneele 1 mit einer Platte 2 aus transparentem Material mit einer Vielzahl von im wesentlichen halbkugelförmigen Erhebungen oder Kuppeln 3, welche derart angeordnet sind, daß ihre Mittelpunkte sowohl in horizontaler Richtung als auch in vertikaler Richtung auf parallelen Geraden liegen.

Die Kuppeln 3 können jedoch auch auf andere Weise angeordnet sein, beispielsweise derart, daß jede zweite Reihe oder Spalte von Kuppeln gegenüber der vorhergehenden Reihe oder Spalte um einen Betrag versetzt ist, der gleich dem halben Abstand der Mittelpunkte zweier aufeinanderfolgender Kuppeln ist, so daß sich die dichtest mögliche Packung der Kuppeln ergibt. Hierdurch wird die ebene Gesamtfläche der Solarpaneele reduziert, wodurch sich der Gesamtwirkungsgrad bei schräg einfallender Sonnenstrahlung erhöht.

Die Solarpaneele 1 besitzt zur einfachen Aneinanderreihung mehrerer gleichartiger Solarpaneele vorzugsweise rechteckige, insbesondere quadratische Form und besteht aus Glas oder Kunststoff. Die Unterseite 4 der Solarpaneele ist vorzugsweise eben, wobei die Kuppeln 3 als Vollkuppeln 5 ausgebildet sind.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel mit 225 Kuppeln weist eine Kantenlänge von ca. 50 cm, wodurch die rasche Verkleidung auch großer Flächen bei gleichzeitig ausreichender Flexibilität möglich ist. Die Solarpaneele nach der Erfindung lassen sich jedoch auch in beliebigen anderen Maßen fertigen.

Durch die ebene Unterseite 4 der Solarpaneele kann diese auch auf herkömmliche ebene Solarkollektoren, beispielsweise Warmwasserkollektoren mit ebener, vorzugsweise dunkler Oberfläche, oder Solarzellen aufgesetzt werden.

Die Vollkuppeln 5, die vorzugsweise aus einem Material mit möglichst geringer Dämpfung für die Sonnenstrahlung bestehen, wirken dabei wie Sammellinsen (Fig. 4), welche auch bei schräg einfallendem parallelem Licht die wirksame Fläche gegenüber einer üblichen planen Oberfläche vergrößern und somit den gesamten Wirkungsgrad der Anordnung verbessern.

Die Höhe einer im wesentlichen halbkugelförmigen Vollkuppel 5, d.h. der Abstand des höchsten Punktes der Kuppel von der planen Unterseite 4 der Solarpaneele, wird dabei vorzugsweise so gewählt, daß der Brennpunkt B der Sammellinse unterhalb der Unterseite 4 zu liegen kommt (Fig. 4). Beispielsweise kann die Höhe ca. 10% kleiner gewählt werden als der Radius am Fußpunkt der Kuppel, d.h. des Kugelabschnittes. Durch diese Maßnahme wird die direkte Erwärmung des Materials der Solarpaneele - in den Brennpunkten B können abhängig von der Strahlungsintensität Temperaturen von weit über 200⁰C entstehen - oder die punktuel-Ie Überhitzung der Oberfläche des darunter befindlichen, nicht näher dargestellten Solarkollektors vermieden.

In Fig. 3 ist ein Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, dessen Draufsicht mit dem in Fig. dargestellten ersten Ausführungsbeispiel identisch ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Kuppeln jedoch nicht als Vollkuppeln, sondern als Hohlkuppeln 6 ausgebildet.

Derartige Solarpaneele kommen insbesondere zur Verkleidung von Außenwänden von Bauten und zur Verglasung von Fenstern zum Einsatz. Die Fähigkeit solcher Hohlkuppeln, auch aus schrägen Winkeln einfallende Strahlung einzufangen ist annähernd gleich wie im vorstehend beschriebenen Fall der Vollkuppeln, jedoch wird die Strahlung nicht in einem Brennpunkt konzentriert.

In beiden Fällen gilt, daß sich die Solarpaneele bei praktisch beliebiger Neigung nutzbringend installieren lassen, z.B. auf Flachdächern von Hochhäusern, auf geneigten Dächern oder an senkrechten Wänden.

Werden die Solarpaneele aus Kunststoff hergestellt, so kann die Lebensdauer derartiger Paneele auf das bis zu fünffache durch das Beimischen von Stoffen gesteigert werden, welche die Strahlung mit Wellenlängen unterhalb ca. 430 nm absorbieren und/oder reflektieren.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Solarpaneele aus Glas empfiehlt sich insbesondere die Verwendung von im Bereich -40 bis +11O⁰C temperatur festem Glas.

Patentanwälte

Dipl.-Ing. E. Eder Dipl.-Ing. K. Schieschke

8000 München 40 - Elisabeths* i>

Claims

Patentanwälte Dipl.-lng. E. Eder Dtpl.-Ing.K.Schieschke München 40 - Elisabeths». 34 Ante Josic Vrhovac 12a 41000 Zagreb Schutzansprüche

1. Solarpaneele, insbesondere für Solarkollektoren, welche aus einer eben Platte aus transparentem Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (2) an ihrer der Sonnenstrahlung zugewandten Seite mehrere im wesentlichen halbkugelförmige Kuppeln (3, 5, 6) aufweist.

2. Solarpaneele nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppeln (3, 5, 6) derart angeordnet sind, daß ihre Mittelpunkte in vertikaler und horizontaler Richtung auf jeweils parallelen Geraden liegen.

3. Solarpaneele nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppeln (3, 5, 6) derart angeordnet sind, daß ihre Mittelpunkte äquidistant in vertikaler oder horizontaler Richtung auf jeweils parallelen Geraden liegen und jede Spalte oder Reihe von Kuppeln gegenüber der vorhergehenden Spalte oder Reihe um einen Betrag versetzt ist, der dem halben Abstand der Mittelpunkte zweier benachbarter Kuppeln entspricht.

4. Solarpaneele nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppeln (2) als Vollkuppeln (5) ausgebildet sind.

5. Solarpaneele nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vollkuppeln (5) die einfallenden Strahlung in im wesentlichen einem Punkt (B) sammeln, welcher unterhalb der Unterseite (4) der Platte (2) liegt.

6. Solarpaneele nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Vollkuppeln (5) 5 bis 20% geringer ist als der Radius der Vollkuppeln auf der Oberseite der Platte (2).

7. Solarpaneele nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch qe- ' kennzeichnet, daß die Kuppeln (2) als Hohlkuppeln (6) ausgebildet sind.

8. Solarpaneele nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarpaneele (1) aus Glas oder Kunststoff besteht.

9. Solarpaneele nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarpaneele (1) aus im Bereich -40 bis +11O⁰C temperaturfestem Glas besteht.

10. Solarpaneele nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarpaneele (1) aus Kunststoff besteht, der Bestandteile enthält oder mit Stoffen beschichtet ist, welche Strahlung mit Wellenlängen unter 430 nm absorbieren und/oder reflektieren.

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Dipl.-Ing. E. Eder

Dipl.-Ing. K. Schieschke

8000 München 40 · Bisabethstr. 3*