NL1033741C2

NL1033741C2 - Systeem voor het omzetten van zonne-energie in elektrische energie.

Info

Publication number: NL1033741C2
Application number: NL1033741A
Authority: NL
Inventors: Martin Vermeer
Original assignee: Stichting Solar Team Universit
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2008-10-28

Description

Systeem voor het omzetten van zonne-energie in elektrische energie

BESCHRIJVING

5

Gebied van de uitvinding.

De uitvinding heeft betrekking op een systeem voor het omzetten van zonne-energie in elektrische energie dat een frame omvat met een zonnepaneel, concentratielenzen en een 10 richtmechanisme met kantelmiddelen om de zon te volgen.

Stand van de techniek.

15 Dergelijke systemen zijn bekend van de World Solar Challenge, die gehouden wordt in Australië. Diverse teams uit de gehele wereld nemen daar deel aan een race met door zonne-energie aangedreven voertuigen. Een probleem bij het bekende systeem is het feit dat het richtmechanisme de zon slechts beperkt kan volgen, waardoor de hoeveelheid energie die uit de beschikbare zonnestraling kan worden gehaald ook beperkt is.

20

Samenvatting van de uitvinding.

Een doel van de uitvinding is het verschaffen van een systeem voor het omzetten van 25 zonne-energie in elektrische energie dat een hoger percentage van de beschikbare zonnestraling kan benutten dan de bekende systemen. Het systeem is daartoe gekenmerkt doordat het richtmechanisme verplaatsingsmiddelen omvat teneinde het zonnepaneel en de lens ten opzichte van elkaar te kunnen verschuiven. Indien de zon erg laag staat kan met deze verplaatsingsmiddelen het zonnepaneel zodanig verplaatst 30 worden dat meer zonnestraling op het zonnepaneel valt.

1033741 2

In de moderne maatschappij is in toenemende mate sprake van energieschaarste. Minerale energiebronnen raken meer en meer uitgeput. Om de energievoorziening voor de toekomst veilig te stellen wordt dan ook steeds meer gezocht naar duurzame 5 energiebronnen. Zonne-energie is een dergelijke duurzame bron. De energie die aanwezig is in de zonnestraling kan worden omgezet in elektrische energie die kan gebruikt worden voor allerlei doeleinden. Deze omzetting kan gebeuren met zogenoemde zonnepanelen de één of meerdere zonnecellen omvatten, die inmiddels wij verbreid zijn. In verschillende landen bestaan zonne-energiecentrales met vele naast 10 elkaar geplaatste zonnepanelen. Deze energiecentrales komen in de plaats van bijvoorbeeld kolengestookte centrales, en leveren energie aan het lichtnet. Dergelijke centrales zijn meestal uitgevoerd als een veld met grote zonnepanelen, die kunnen bewegen door middel van een richtmechanisme in de vorm van een rotatiemechanisme om de zon te volgen, als het ware als een veld zonnebloemen. Op deze manier kan 15 zoveel mogelijk zonnestraling opgevangen worden voor omzetting in elektrische energie. Ook is het voor particulieren mogelijk om zonnepanelen op het dak van hun huis of garage te plaatsen om zo eigen energie op te wekken en eventueel tegen betaling terug te leveren aan het lichtnet. Het is daarnaast mogelijk geworden om dergelijke panelen in voertuigen in te bouwen.

20

Een voorkeursuitvoeringsvorm van het systeem is volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de concentratielenzen, cilindrische lenzen zijn en de verplaatsingsmiddelen translatiemiddelen omvatten. Op deze wijze wordt met een zo eenvoudig mogelijk mechanisch systeem het beoogde doel bereikt. Indien alleen translatiemiddelen 25 aanwezig zijn voor het verplaatsen en dus maar in een enkele richting hoeft te worden verplaatst is het systeem eenvoudig te realiseren. Het gebruik van enkel translatiemiddelen wordt mogelijk gemaakt doordat cilindrische lenzen zijn toegepast. Deze werpen de zonnestraling op een langwerpig gebied dat zich bij verandering van invalshoek loodrecht op de lengte-as van het gebied verplaatst. Het zonnepaneel kan in 30 het langwerpige gebied gehouden worden door middel van een translatie.

3

De uitvinding heeft tevens betrekking op een voertuig met een systeem volgens conclusie 1 of 2. Met name voor een voertuig is het systeem volgens de uitvinding zeer nuttig, vanwege de beperkingen in kanteling die voor de zonnepanelen geldt. Het is zoals gezegd inmiddels goed mogelijk om zonnepanelen te plaatsen in een voertuig, dat 5 dan wordt aangedreven door zonne-energie. Dit soort voertuigen wordt vaak zodanig uitgevoerd dat zoveel mogelijk bovenoppervlak beschikbaar is om zonnepanelen te plaatsen. Zo kan zoveel mogelijk zonnestraling opgevangen worden voor omzetting in elektrische energie. Deze voertuigen worden, met name als het wedstrijdvoertuigen betreft, voorzien van een richtmechanisme om de zon te volgen, zoals de panelen in 10 energiecentrales. Het systeem voor het omzetten van zonne-energie in elektrische energie, dat meestal het grootste deel van het bovenoppervlak van het voertuig beslaat, kan in de langsrichting gekanteld worden om de zonnepanelen zo goed mogelijk op de zon te richten. Als de zon laag staat kantelt het systeem naar de zon toe. Rijdt het voertuig en maakt het een bocht, dan wordt het systeem wederom gekanteld in de nieuw 15 richting van de zon. Omdat bij een voertuig rekening moet worden gehouden met een minimale hoogte boven de weg en de aërodynamische eisen aan de carrosserie, kan het systeem niet naar believen gekanteld worden. Het zou dan mogelijk de weg kunnen raken of een zodanig obstakel voor de rijwind worden dat de snelheid ernstig beperkt wordt. Vergroten van het zongevoelige oppervlak is in principe mogelijk. Maar bij 20 snelheidswedstrijden is kan een maximum oppervlak vastgesteld zijn zodat teams op techniek moeten wedijveren in plaats van omvang. Het is dan zaak om zoveel mogelijk zonnestraling naar de zonnepanelen toe te geleiden. Het systeem volgens de uitvinding verhoogt de hoeveelheid zonnestraling die op de zonnepanelen terecht komt.

25 De uitvinding heeft tevens betrekking op een bedekking voor toepassing op een bouwwerk, welke bedekking voorzien is van een systeem volgens de uitvinding. Ook bij gebouwen zoals woonhuizen kan een beperking op het gebied van kantelen of roteren van zonnepanelen bestaan. Om de zonnepanelen op een vast bouwwerk de zon te laten volgen kan het systeem volgens de uitvinding met voordeel gebruikt worden.

30 4

Beknopte omschrijving van de tekeningen.

5 Hieronder zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van in de tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeelden van het systeem volgens de uitvinding. Hierbij toont:

Figuur 1 een weergave in ruimtelijk aanzicht van een uitvoeringsvorm van het 10 systeem met zonnepaneel en translatiemechanisme in verschillende standen.

Figuur 2 een schematische weergave van het zonnepaneel in verschillende passende staten van translatie bij verschillende zonnestanden.

15

Figuur 3 een schematische weergave van het zonnepaneel, de concentratielens en de baan van de zonnestraling 20 Gedetailleerde omschrijvingen van de tekeningen.

In figuur 1 is een weergave in ruimtelijk aanzicht getoond van een uitvoeringsvorm van het systeem (1) met zonnepaneel (2) met translatiemechanisme (3) in verschillende standen. In de figuren la, lb en lc zijn opeenvolgende standen van het zonnepaneel (2) 25 getoond, waarbij dit steeds verder naar rechts getransleerd is. De zonnepanelen zijn bevestigd aan een frame (4). Het translatiemechanisme (3) bevat in dit geval een as met schroefdraad en een wormwiel. Dit is slechts een van de vele manieren om een translatiemechanisme te creëren.

30 In figuur 2 is een schematische weergave getoond van het zonnepaneel (2) in verschillende passende staten van rotatie en translatie bij verschillende zonnestanden. Getoond is het zonnepaneel (2), de concentratielens (7), de zon (8) en een weergave van 5 de op het zonnepaneel invallende zonnestraling (9). Het zonnepaneel (2) en de concentratielens (7) zijn ingebouwd in een voertuig (niet getoond). Het voertuig kan maximaal 15 graden kantelen om de zon (8) te volgen. Met het systeem volgens de uitvinding kan de zon (8) verder gevolgd worden door het zonnepaneel (2) ten opzichte 5 van de concentratielens (7) te verschuiven waardoor erg laag invallende zon (8) alsnog op het zonnepaneel valt. In figuur 2c is te zien hoe de zonnestraling (9) rond het middaguur loodrecht invalt op het zonnepaneel (2) via concentratielens (7). Door de loodrechte inval behoeft het zonnepaneel (2) niet gekanteld te worden om een maximale hoeveelheid zonnestraling (9) op te vangen. In de figuren 2b en 2d is te zien hoe om 10 11.00 en 13.00, wanneer de zon (8) lager staat, nog de maximale zonnestraling (9) opgevangen kan worden door het systeem met zonnepaneel (2) te kantelen. In dit geval is de maximale kanteling van 15 graden reeds bereikt en kan het systeem met zonnepaneel (2) niet verder gekanteld worden. In het systeem volgens de uitvinding kan de zon (8) bij een lagere stand nog verder gevolgd worden door het zonnepaneel (2) ten 15 opzichte van de concentratielens (7) te transleren. Dit is te zien in de figuren 2a en 2e.

In dit geval is het zonnepaneel (2) maximaal getransleerd. Uiteraard kunnen de zonnestanden, maximale kanteling en maximale translatie van geval tot geval wisselen en betreft figuur 2 slechts een voorbeeld. Ook kunnen de lenzen in plaats van de zonnecellen getransleerd worden.

20

In figuur 3 is een schematische weergave getoond van het zonnepaneel (2), de concentratielens (7) en de baan van de zonnestraling (9). Te zien is hoe de zonnestraling (9) door de concentratielens (7) op het zonnepaneel (2) valt. Het zonnepaneel (2) bevindt zich in dit geval in het brandvlak van de concentratielens (7), waardoor de 25 zonnestraling (9) passend verdeeld wordt over het oppervlak van het zonnepaneel (2).

Hoewel in het voorgaande de uitvinding is toegelicht aan de hand van de tekeningen, dient te worden vastgesteld dat de uitvinding geenszins tot de in deze tekeningen getoonde uitvoeringsvormen is beperkt. De uitvinding strekt zich mede uit tot alle van 30 de in de tekeningen getoonde uitvoeringsvormen afwijkende uitvoeringsvormen binnen het door de conclusies gedefinieerde kader.

1033741

Claims

1. Systeem voor het omzetten van zonne-energie in elektrische energie dat een frame omvat met een zonnepaneel, concentratielenzen en een richtmechanisme 5 met kantelmiddelen om de zon te volgen, met het kenmerk dat het richtmechanisme verplaatsingsmiddelen omvat teneinde het zonnepaneel en de lens ten opzichte van elkaar te kunnen verschuiven.

2. Systeem volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de 10 concentratielenzen cilindrische lenzen zijn en dat de verplaatsingsmiddelen translatiemiddelen zijn.

3. Voertuig met een systeem volgens conclusie 1 of 2.

4. Bedekking voor toepassing op een bouwwerk, welke bedekking voorzien is van een systeem volgens de uitvinding. 1033741