Patentanmeldung
Bezeichnung der Erfindung
Solarmodul für die hybride Nutzung der Sonnenstrahlung und Solarmodulanordnung
Beschreibung
(01) Die Erfindung betrifft ein Solarmodul für die Nutzung der Sonnenstrahlung zur Erzeugung von Strom oder Strom und Wärme. Dieses Solarmodul besitzt neben der effektiven, bzw. hybrider Energieumwandlung eine relativ lineare Kennlinie mit steilem Anstieg und Abfall und erzeugt eine höhere Arbeit durch ein Nachführ- und Konzentrationssystem.
Stand der Technik
(02) Die Energieausbeute von Solarzellen (Photovoltaikzellen) liegt derzeit bei nur max. 16 %. Zur Steigerung der Energieausbeute sind neben der Verbesserung der Effektivität der Solarzellen auch verbesserte konstruktive Lösungen für die Baueinheiten entwickelt worden.
(03) Es ist bekannt, dass durch Kühlen der Solarzellen die Leistung gesteigert werden kann. Eine größere praktische Anwendung erfolgte bisher aber nur in Verbindung mit der Abwärmenutzung, da der technische Aufwand im Verhältnis zur
Leistungssteigerung hoch ist. Diese Baueinheiten werden als Kombisolarmodule, bzw. Hybridsysteme bezeichnet. Hier wird mittels eines Wärmeableitungssystems gleichzeitig die Wärme des Kühlkreislaufs genutzt (DE 19651226 Al, DE 29615560 U u. a.). Die praktischen Konstruktionen hierzu sind ebenfalls relativ aufwendig. Bei den bekannten flachen Photovoltaikbaueinheiten wird ein Kühlmedium (Luft, Wasser, Spezialfluid) frei bzw. durch Leitungen unterhalb der Solarzellen nach außen abgeführt. Dort wird die Wärme durch Wärmetauscher für die Nutzung entzogen.
(04) Röhrenbauformen werden bisher nur für Kollektoren zur Wärmegewinnung (Sonnenkollektoren) genutzt. In der Praxis besteht eine Einheit aus mehreren nebeneinander angeordneten Röhren mit einem inneren Vakuum, in diesen befestigten Reflektoren und zentral angeordneten Leitungen für die Wärmeträgerflüssigkeit. Zur Verbesserung der Wärmeableitung von den Kollektorflächen werden derzeit auch seit längerem bekannten sogenannte Heatpipes eingesetzt. Diese ersetzen die bisher üblichen Kühlleitungen im Kollektor, erfordern aber zusätzliche Wärmetauscher zur außen liegenden Hauptleitung. Bei den bekannten feststehenden Sonnenkollektoren ist dieses technisch unproblematisch.
(05) Zur Verbesserung der Energieausbeute sind für beide Nutzungssysteme Nachführungen bekannt. Durch mechanische Antriebe in Verbindung mit schwenkbar gelagerten Kollektoren bzw. Photovoltaikbaueinheiten und einer Steuereinheit werden diese dem Sonnenlauf nachgeführt. Damit ist eine ständig optimale Stellung der Kollektoren, bzw. Solarzellen zur Sonne und damit eine höhere und gleichmäßigere Energieausbeute möglich. Die Nachführungen sind allerdings technisch aufwendig und erfordern durch die Bewegung der gesamten Anlage viel Bauraum und Energie. Die Bauteile sind der Umwelt und damit einem höheren Verschleiß ausgesetzt (US PS 4,723,535). Das Gleiche gilt für die Variante gemäß der US PS 4,388,481, mehrere freistehende, bewegliche Reflektoren
nachzuführen. An vielen Einsatzorten, wie z. B. auf Hausdächer, werden diese deshalb nicht verwendet.
(06) In der DE 197 09 653 Al wird ein Kombi-Solarelement vorgeschlagen, dass im Gehäuse, eine lichtdurchlässige Röhre, eine Vielzahl von Prismen besitzt, die einfallendes Licht auf das Wärmerohr und die Solarzellen leiten. Dieses Gehäuse ist durch die Prismenstruktur kostenaufwendig und ermöglicht nur eine begrenzt verbesserte Erfassung der Sonnenstrahlung. Außerdem beschattet das Wärmerohr die Solarzellen. Gemäß der DE 43 38 735 Al ist in einer Vakuumröhre ein abgewinkelter Reflektor angeordnet, der das Sonnenlicht anteilig auf ein Kollektorblech und auf Photovoltaikzellen lenkt. Die gesamte Vakuumröhre ist drehbar gelagert und wird durch Verschwenken dem Sonnenstand nachgeführt, was bekanntlich aufwendig ist. Durch die Aufteilung der Sonneneinstrahlung wird jeweils nur dieser Anteil für die Wärme-, bzw. Stromerzeugung genutzt.
(07) Es sind auch Kombinationen von Solarmodule zur Stromerzeugung mit Windkraftanlagen bekannt. Die Solarmodule in Form flächiger Elemente sind am Turm oder auf Gebäuden am Turm angeordnet. Beide Einheiten ergänzen sich teilweise, da häufig bei Schwachwind eine größere Sonneneinstrahlung vorhanden ist. Weiterhin werden vorhandene Flächen und Leitungsnetze effektiver genutzt.
Gemäß der DE 10 2005 054 645 Al sind die Solarmodule an mehreren Befestigungsvorrichtungen angeordnet, die an Führungs- und Lastringbahnen befestigt sind. Diese sind parallel übereinander an einem Turm verankert. Die Solarmodule sind gegenüber dem Turm geneigt und umfassen diesen bis max. 180° Umfang. Mittels Antriebe können die Befestigungsvorrichtungen der Sonnenbahn nachgeführt werden. Nachteilig sind das große Gewicht und der Strömungswiderstand der Konstruktion für die Standfestigkeit des Turmes. Die erforderlichen Wartungsarbeiten in größeren Höhen am äußeren Turm sind nur mit viel Aufwand zu realisieren.
Aufgabe der Erfindung
(08) Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, den technischen Aufwand für ein Solarmodul für die hybride Nutzung von Sonnenstrahlung bei der Nachführung zur Sonnenbahn zu senken und die Solarkennlinie im weiten Bereich möglichst linear zu halten, die Stromausbeute durch eine gezielte Konzentration der Sonneneinstrahlung und bessere Kühlung zu steigern und bei hybrider Nutzung die Wärmeausbeute zu erhöhen.
Eine weitere Aufgabe ist die Ermöglichung einer strömungsgünstigen und leichten Anordnung von Solarmodule an Außenfassaden von Bauwerken und Türmen unter Einbeziehung einer Nachführung zur Sonnenbahn.
(09) Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach sind in bzw. an einem lichtdurchlässigen röhrenförmigen Gehäuse (1) Drehlagerungen (5) angeordnet. Die Photovoltaikzellen ( 9) mit Träger, gegebenenfalls darunter befestigten Kühlelemente ( 6) und sich längs der Photovoltaikzellen ( 9) erstreckende Reflektoren (7 ) sind mindestens teilweise miteinander verbunden. Einige oder alle Elemente (6, 7, 9, 10) sind an der Drehlagerung (5) schwenkbar gelagert. Ein Antrieb (4) mit Steuereinheit ist mit diesen Elementen (6, 7, 9, 10) gekoppelt, so dass diese Elemente (6, 7, 9, 10) der Sonnenbahn nachführbar sind, wobei das Gehäuse (1) feststeht.
(010) Diese Erfindung ermöglicht eine kostengünstige Nachführung. Nur die relativ leichten Elemente im Gehäuse müssen bewegt werden, wodurch die Nachführung preiswerter gefertigt werden kann und weniger Energie für die Nachführung erforderlich ist. Diese jetzt geringe Bewegungsenergie kann direkt von den Photovoltaikzellen abgenommen werden. Es entfällt der Netzanschluss sowie die Antriebe, das Gestell und die Lagerung einer großen Anlage. Alle beweglichen Elemente sind geschützt im Gehäuse angeordnet, benötigen minimale Wartung und besitzen eine hohe Lebensdauer. Die
Montage der Nachführung erfolgt in der Fertigung und nicht mehr vor Ort. Weiterhin wird ein sehr hoher Anteil der direkten und ein Teil der diffusen Sonneneinstrahlung durch die Reflektoren auf die Photovoltaikzellen (9) gelenkt. Die höhere Konzentration der Sonneneinstrahlung auf die Photovoltaikzellen ( 9) bringt auch mehr Wärme ein. Durch die Kühlung wird die Arbeit der Photovoltaikzellen ( 9) effektiver und gleichzeitig mehr eingestrahlte Wärme zur weiteren Nutzung gewonnen. Es ergibt sich insgesamt eine größere als bisher mögliche Energieausbeute mit einer im weiten Bereich linearen Kennlinie .
(011) In den Unteransprüchen 2 bis 5 sind besonders günstige Lösungsvarianten für die Lagerung der beweglichen Elemente für kurze und längere Solarmodule aufgezeigt.
Das Solarmodul nach Anspruch 2 besitzt zwei Positionsstege (2) , die radial im Gehäuse (1) im Bereich der Stirnwände fest angeordnet sind. An diesen ist je eine Drehlagerung (5) annähernd mittig befestigt und in den Drehlagerungen (5) zwei Nachführungshalterungen (3) gelagert. Daran sind die Enden der Reflektoren (7) , Träger (10) mit Photovoltaikzellen ( 9) und darunter angeordnete Kühlelemente (6) befestigt. An einem der Positionsstege (2) ist der Antrieb (4) befestigt, der mit der Nabe einer Nachführungshalterung (3) in Eingriff steht. Die Elemente bilden durch die Verbindung der Reflektoren (7 ), Träger (10) mit Photovoltaikzellen ( 9) und darunter angeordnete Kühlelemente (6) eine leichte aber stabile Baueinheit und können vormontiert in das Gehäuse eingebracht werden. Alle Elemente (6, 7, 9, 10) werden der Sonnenbahn nachgeführt. Die bevorzugte Ausführung nach Anspruch 3 ist länger und besitzt deshalb mehrere Positionsstege (2) , die mit Abstand radial im Gehäuse (1) fest angeordnet sind. Dadurch wird eine ausreichende Stabilität erzielt.
Gemäß Anspruch 4 sind an/in den Stirnwänden des Gehäuses (1) je ein Drehlager (5) mit darin zentrisch gelagertem Dichtungskörper angeordnet, in die eine im Gehäuse (1) liegende Welle geführt ist. Durch den sich mitdrehenden Dichtungskörper
können die unter dem Träger (10) mit Photovoltaikzellen (9) angeordnete Heatpipes (11) nach außen geführt werden. Weiterhin ist auch ein äußerer Antrieb über die Welle möglich. Eine drehbare Abdeckkappe an der äußeren Stirnwand des Gehäuses (1) dichtet den Innenraum ab.
Entsprechend der bevorzugten Ausführung nach Anspruch 5 sind nur die Reflektoren (7) drehbar gelagert, die anderen Elemente aber fest angeordnet. Die stationären Kühlelemente (6) bzw. Heatpipes (11) können somit durch die fest angeordneten Stirnwände nach außen geführt werden.
(012) Die Unteransprüche 6 bis 14 enthalten bevorzugte Ausführungsformen für die Anordnung der Reflektoren und deren Bezug auf die Gehäuseform.
Durch einen ovalen bis elliptischen Querschnitt des lichtdurchlässigen röhrenförmigen Gehäuses (1) gemäß Anspruch 6 wird der Innenraum effektiver genutzt. Bei fest gelagertem Träger (10) mit Photovoltaikzellen (9) sind die beweglichen Reflektoren (7 ) im Bereich der Ebene der kleinen Durchmesser angeordnet. Parallel zu der Ebene der größten Durchmesser liegt der Träger(lO) mit den Photovoltaikzellen ( 9) . Dessen Breite erstreckt sich mit der Breite der Reflektoren (7) in der Endstellung im größten Durchmesserbereich.
Entsprechend der bevorzugten Ausführung nach Anspruch 7 sind die streifenförmigen Reflektoren (7 ) beidseitig, längs an dem Träger (10) mit Photovoltaikzellen ( 9) befestigt. Mit der Fläche der Photovoltaikzellen ( 9) schließen diese einen Winkel von 100° bis 120° ein, abhängig vom Verhältnis der Breite des Trägers (10) der Photovoltaikzellen (9) zur Höhe der Reflektoren (7). Die Sonneneinstrahlung auf die Photovoltaikzellen ( 9) wird damit um die seitlich neben den Photovoltaikzellen ( 9) und einen Teil der diffus auftreffenden Anteile erhöht. Entsprechend einer weiteren Ausführungsform nach Anspruch 8 besitzen die streifenförmigen Reflektoren (7 ) eine Höhe von mindestens der doppelten Breite des Trägers der Photovoltaikzellen (9) und im Höhenbereich von etwa der halben und einfa-
chen Breite des Trägers mit Photovoltaikzellen ( 9) eine zusätzliche Abwinklung (8 ) nach innen. Alle auf die hohen Reflektoren (7 ) einfallenden Sonnenstrahlen werden dadurch auf die Photovoltaikzellen (9) reflektiert.
(013) Nach Anspruch 9 sind mindestens zwei streifenförmige, konkave Reflektoren (7 ) mit einem Abstand zueinander zur Bildung einer Lichteinfallzone längs über dem Träger (10) mit Photovoltaikzellen ( 9) schwenkbar befestigt. Die von den Photovoltaikzellen ( 9) , bzw. dem Träger(lO) reflektierten Lichtstrahlen werden dadurch zu diesen zurück reflektiert. Obwohl die Reflektoren den Anteil der um den Bereich 45° von außen einfallenden Lichtstrahlen auf die Photovoltaikzellen durch die Abschattung vermindern, hat sich überraschend gezeigt, dass die Rückreflektion diese Minderung übertrifft. Zusätzlich werden auch stark seitlich einfallende Lichtstrah-. len auf die Photovoltaikzellen reflektiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der Reflektoren (7 ) nach Anspruch 10 sind die streifenförmigen, konkaven Reflektoren^) über die Breite dem Radius der Röhre (1) angepasst. Die Breite ist wiederum in mehrere konkave Teilflächen, jeweils mit dem Brennpunkt auf die Photovoltaikzellen (9) , aufgeteilt. Durch diese Ausbildung wird einerseits eine große Spiegelbreite und trotzdem eine optimale Fokussierung erzielt.
Gemäß Anspruch 11 beträgt die Breite der konkaven Reflektoren (7) zusammen 60 bis 90 % der Breite des Trägers (10) mit Photovoltaikzellen (9) . In diesem Bereich wird die höchste Gesamtstrahlung auf die Photovoltaikzellen ( 9) erzielt.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführung nach Anspruch 12 sind die konkaven Reflektoren (7 ) mit eigenen Schwenkantrieben oder mit dem Antrieb des Trägers (10) mit Photovoltaikzel¬ len (9) verbunden. Das ermöglicht unabhängig voneinander oder gemeinsam dem Sonnenstand nachführbare Einheiten. Je nach Einbaulage des Solarmoduls kann somit die Nachführung vari¬ iert werden.
(014) Gemäß Anspruch 13 bestehen der Träger (10) der Photovoltaikzellen(9) und die Reflektoren (7 ) aus einem einzigen, flachen, mehrfach abgewinkeltem Element. Das wannenför- mige Profil ist preiswert aus mit einer Spiegelfläche beschichtetem dünnen Blech oder Kunststoff herzustellen und besitzt eine ausreichende Steifigkeit. Die Photovoltaikzel- len(9) und Kühlelemente ( 6) sind z. B. durch Kleben an diesem befestigt .
In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 14 sind an den inneren Stirnwänden des Gehäuses (1) Reflektorflächen angeordnet, die mit der Fläche der Photovoltaikzellen ( 9) einen Winkel von 140° bis 150° einschließen. Die Reflektorflächen ermöglichen unabhängig von der Höhe des Sonnenstandes eine Reflexion der diffusen und direkten Sonneneinstrahlung von den inneren Stirnwänden des Gehäuses (1) auf die Photovoltaikzellen (9) .
(015) Der spezielle Einsatz von Heatpipes in Solarmodulen und die konstruktiven Varianten dafür sind im Nebenanspruch 15 und den Unteransprüchen 16 bis 18 enthalten. Entsprechend Anspruch 15 sind in einem lichtdurchlässigen röhrenförmigen Gehäuse, längs auf einem Träger Photovoltaikzellen und Kühlelementen angeordnet, wobei als Kühlelement ( 6) mindestens eine Heatpipe(ll) angeordnet ist. Die Kondensati¬ onszone der Heatpipe(ll) liegt dabei entweder außerhalb des Gehäuses (1) und ist dort mit Kühlflächen oder Wärmetauschern verbunden oder ist mit einem Wärmetauscher/Wärmeleiter innerhalb des Gehäuses (1) verbunden, der nach außerhalb des Gehäuses (1) geführt ist. Die hohe Wärmeleitfähigkeit von Heatpipes wird erstmalig zur Kühlung von Photovoltaikzellen in einem Gehäuse genutzt. Die hohe Wärmekonzentration auf den Photovoltaikzellen, bedingt durch die Reflektoren, wird dadurch ausgeglichen. Die außen liegende Kondensationszone leitete die größere Wärmemenge sicher nach außen ab und kann dort verwertet oder an die Umgebung abgegeben werden.
(016) Zur Verstärkung der Kühlung und Wärmeausbeute sind gemäß Anspruch 16 unter dem, bzw. im Träger (10) der Photovol- taikzellen (9) und an den Reflektoren (7 ) je eine oder mehrere Heatpipes (11) angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 17 sind alle Heatpipes (11) mit der Kondensationszone im Bereich einer Drehlagerung (5) durch eine dichtende Rohrdurchführung in der Stirnwand des Gehäuses (1) nach außen geführt und dort mit Kühlflächen oder Wärmetauschern verbunden. Diese Ausführung ermöglicht ein dichtes Gehäuse, obwohl die Heatpipes zusammen mit den anderen Elementen eine lfd. Drehbewegung ausführen.
Die Ausführungsform nach Anspruch 18 betrifft einen feststehenden Träger (10) mit Photovoltaikzellen (9) gemäß Anspruch 5. Da nur die Reflektoren der Sonne nachgeführt werden, sind die Heatpipes am Träger ebenfalls fest gelagert und werden mittels einfacher abdichtender Rohrdurchführungen in der Stirnwand des Gehäuses (1) nach außen geführt.
(017) Die Unteransprüche 19 bis 22 enthalten bevorzugte Ausführungen zum Antrieb und zur Steuerung der Nachführung.
In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 19 ist als Antrieb (4) für die Nachführung der Elemente (6, 7, 9, 10) zur Sonnenbahn ein Motor mit Getriebe in der Ausführung als Solar- Gleichstrom - Niederspannungs - Elektromotor angeordnet. Das ermöglichen die leichten und im Gehäuse geschützten Elemente (6, 7, 9, 10). Dieser preiswerte Niederspannungs- Elektromotor, wird direkt von den Solarzellen mit Strom versorgt .
Gemäß der Ausführung nach Anspruch 20 sind einige zusätzliche Photovoltaikzellen (9) im Gehäuses (1) mit einem Kondensator verbunden, um Strom zur Rückbewegung von West nach Ost bereit¬ zustellen. Durch diese Lösung wird die erforderlich Rückbewe¬ gung zur morgendlichen Ausgangslage mit einfachen Mitteln erreicht .
Der Anspruch 21 betrifft eine bevorzugte Lösung zur Nachführung der Sonnenbewegung, bzw. Erdrotation. Diese ist gekennzeichnet durch zusätzliche, kegelförmig angeordneten Photo- voltaikzellen (9) im Gehäuse (1), welche die Lage des jeweiligen Sonnenstandes durch die Spannungsdifferenzen dieser Zellen darstellen, so das direkt der Motorstrom des Antriebes (4) steuerbar ist.
Eine weitere Variante nach Anspruch 22 ist gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung für den Antrieb (4) zur Nachführung der Elemente (6, 7, 9, 10) zur Sonnenbahn von Ost nach West entsprechend der astronomischen Zeit, welche den jeweiligen Sonnenstand verkörpert.
(018) Die Ansprüche 23 und 24 enthalten vorteilhafte Anordnungen von Solarmodule an Bauwerke.
Eine bevorzugte Anordnung nach Anspruch 23 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Solarmodule senkrecht, unmittelbar nebeneinander und übereinander mit Abstand für jeweils einen Leitungskanal für Leitungen für Strom und Abwärme angeordnet sind. Diese Anordnung bewirkt eine relativ glattflächige Außenfassade mit geringer Windlast. Da die Solarmodule eine leicht Nachführung im Gehäuse besitzen, entfällt auch die Belastung der Außenfassade durch zusätzliche Konstruktionen. Ein weiterer Vorteil an hohen Außenfassaden und Türmen für Windkraftanlagen ist die Wartungsarmut. Bei Ausfall eines Solarmoduls kann auch auf eine sofortige Reparatur verzichtet werden. Die Stromausbeute ist trotz der senkrechten Anordnung im Jahresdurchschnitt hoch, da bei niedrigem Sonnenstand ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird.
(019) Gemäß Anspruch 23 sind die Solarmodule auch an der Ost- und Westseite von Außenfassaden angeordnet. Im Gegensatz zur bisher üblichen Südausrichtung ermöglicht die Erfindung auch die effektive Nutzung weiterer Gebäudeflächen. Die senkrechte Anordnung ist bei niedrigem Sonnenstand relativ gut wirksam. Zusätzlich wird durch die Nachführung der Reflektoren und/oder
Photovoltaikzellen auch an Nordost- und Nordwestseiten eine gute Gesamtleistung erzielt.
Beispiele
(020) Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Figur 1 zeigt die räumliche Darstellung eines Endabschnittes eines Solarmoduls,
Figur 2 eine räumliche Darstellung einer zweiten Ausführungsvariante mit fest gelagerten Photovoltaikzellen,
Figur 3 den Strahlengang an den Reflektoren,
Fig. 4 eine Gehäuseende mit Drehlagerung und Durchführungen für Heatpipes
Fig. 5 ein Diagramm mit Leistungskurven,
Fig. 6 zeigt das Solarmodul im Schnitt zur Längsachse mit einer Spiegelanordnung gegenüber den Photovoltaikzellen,
Fig. 7 die Einzelheit eines schwenkbar gelagerten Spiegels,
Fig. 8 die senkrechte Anordnung von Solarmodule an der Außenwand eines Turmes im Schnitt und
Fig. 9 die Seitenansicht der Einzelheit von zwei Solarmodule nach Fig. 8
(021) Gemäß Fig. 1 besitzt das Solarmodul ein Gehäuse 1, dass aus einem lichtbeständigen, durchsichtigen Kunststoffröhr besteht. Die stirnseitigen Öffnungen sind durch eingesetzte Stirnwände dicht verschlossen. An den beiden Enden des Kunst- stoffrohres, ohne Verbindung zu den Stirnwänden, ist je ein Positionssteg 2 eingesetzt. Dieser ist durch ein leichtes Übermaß gegenüber dem Rohrdurchmesser festgesetzt oder ver¬ klebt. In der Mitte des Positionssteges 2 befindet sich zent¬ risch zum Kunststoffröhr je eine Drehlagerung 5. Da in dieser
nur eine langsame, begrenzte Schwenkbewegung mit geringer
Belastung ausführt wird, sind einfachste Bauformen wie Gleitlager ausreichend. Das kann ein Plastering oder gesinterter Ring mit Dauerschmierstoff sein. Durch dieses Gleitlager ist eine nicht dargestellte kurze Welle geführt, an deren innerem Ende die Nachführungshalterung 3 befestigt ist. Am äußeren Ende ist ein Antrieb 4 gelagert, der sich am Positionssteg 2 abstützt. Der Antrieb besteht aus einem Gleichstrom - Nie- derspannungs - Elektromotor mit einem Untersetzungsgetriebe. Als Spannungsquelle können dadurch zusätzliche Photovoltaik- zellen genutzt werden.
(022) Die Nachführungshalterung 3 ist kürzer als der Durchmesser des Gehäuses 1. An den Enden sind die oberen Enden der Reflektoren 7 befestigt. Diese bestehen aus einem zweifach abgewinkelten länglichem Blech. Die Länge entspricht dem Abstand der beiden Nachführungshalterungen 3. Die seitlichen Schrägen haben eine größere Höhe als die Breite des Mittelstückes. Die einzelnen Maße sind vom Durchmesser des Gehäuses 1, dem Verhältnis des Mittelstückes zu den Schrägen und dem eingeschlossen Winkel abhängig. Der Winkel beträgt 100 bis 120°. Die Innenseiten sind für eine gute Reflektion geeignet. Im Höhenbereich von etwa der halben und einfachen Breite des Mittelstückes besteht eine zusätzliche Abwinklung (8 ) nach innen. Diese ist wiederum von dem Höhen/Breitenverhältnis abhängig, um die Sonneneinstrahlung auf die Enden der Schrä¬ gen auf das Mittelstück zu reflektieren. Das Mittelstück des Bleches bildet hier den Träger 10 für die Photovoltaikzellen 9.
(023) Unter dem Träger 10 sind längs Kühlelemente 6 befestigt, welche die Wärme aus dem Blech (Reflektoren 7) und Photovol¬ taikzellen 9 ableiten. Die Kühlelemente 6 können als Heatpipes 11 ausgebildet sein. Am nicht dargestellten Ende des Gehäuses 1 sind diese durch die Stirnwand des Gehäuses 1 nach außen geführt. Die Ausbildung der Durchführung kann z. B. gemäß Fig. 4 erfolgen. Hier ist in einer Stirnwand ein Lager mit einem
dichtenden Innenbereich befestigt, durch den die Durchführung erfolgt. Eine äußere Kappe dichtet das Lager ab. Auf die nach außen ragenden Enden der Heatpipes 11 mit dem Kondensationsbereich ist ein Kühler aufgesteckt, der die Wärme an die Umgebung abgibt. Anstatt eines Kühlers kann ein Wärmetauscher angeordnet werden, um die Abwärme weiterzuleiten.
(024) Die beiden Nachführungshalterungen 3 bilden mit den Kühlelementen 6, den Reflektoren 7, Photovoltaikzellen 9 und dem Träger 10 eine fest verbundene Baueinheit. Diese wird zusammen mit den Positionsstegen 2, Drehlagerungen 5 und Antrieb 4 vormontiert in das Gehäuse 1 geschoben und dort fixiert. Abschließende werden die dichtenden Stirnwände aufgesetzt. Die Nachführbewegung zum Sonnenstand erfolgt durch den Antrieb 4, der die genannte Baueinheit verschwenkt. Die Nachführungslage wird zeitabhängig geregelt. Die Energie bezieht der Antrieb direkt von zusätzlichen, kegelförmig angeordneten Photovoltaikzellen oder über eine nicht dargestellte Steuerschaltung. Für die Rückbewegung in die morgendliche Ausgangslage ist weiterhin ein Kondensator im Schaltkreis eingeordnet, der zum Sonnenaufgang die erforderliche Energie bereitstellt.
(025) Die Fig. 8 und 9 zeigen die Anordnung von Solarmodule an einem Turm einer Windkraftanlage. Die Solarmodule sind senkrecht, unmittelbar nebeneinander ringförmig am Turm befestigt. Ausgenommen ist nur die Nordseite. Zwischen jedem beabstande- ten Ring aus Solarmodule ist ein Leitungskanal montiert. Dieser verbindet die Enden aller Solarmodule und enthält die Stromkabel und Leitungen für die Abwärme, die mit der Schalt¬ zentrale am Turm in Verbindung stehen.
[Verzeichnis der Bezugszeichen]
1 Gehäuse
2 Positionssteg
3 Nachführungshalterung
4 Antrieb
5 Drehlagerung
6 Kühlelemente
7 Reflektor
8 Abwinkelung
9 Photovoltaikzellen
10 Träger
11 Heatpipe
12 Solarmodul
13 Leitungskanal
14 Turm der Windkraftanlage