NL2013334B1

NL2013334B1 - Solar panel and system for controlling the temperature of such a solar panel.

Info

Publication number: NL2013334B1
Application number: NL2013334A
Authority: NL
Inventors: Wilhelmus De Groot Adrianus
Original assignee: Ecovat Ip B V
Priority date: 2014-08-18
Filing date: 2014-08-18
Publication date: 2016-09-01

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op zonnepaneel omvattende een plaat die op een vooroppervlak voorzien is van een of meer fotovoltaïsche elementen, een ten minste vloeistofdichte behuizing voor het houden van een thermische massa, bijvoorbeeld een fluïdum of een PCM materiaal, in warmtecontact met een achteroppervlak van de plaat, en een warmtewisselaar in de behuizing en voorzien van een buiten de behuizing reikende inlaat en een buiten de behuizing reikende uitlaat, voor het met de thermische massa in warmtewisselend contact brengen van een warmtewisselend fluïdum, met de warmtewisselaar in hoofdzaak vrij van de behuizing en de plaat opgesteld voor het in werking in hoofdzaak met de thermische massa uitwisselen van warmte.The invention relates to a solar panel comprising a plate which is provided on one front surface with one or more photovoltaic elements, an at least liquid-tight housing for holding a thermal mass, for example a fluid or a PCM material, in heat contact with a rear surface of the plate, and a heat exchanger in the housing and provided with an inlet extending outside the housing and an outlet extending outside the housing, for bringing a heat-exchanging fluid into heat-exchanging contact with the thermal mass, with the heat exchanger substantially free of the housing and the plate arranged for exchanging heat in operation essentially with the thermal mass.

Description

P100171NL00P100171NL00

Zonnepaneel en systeem voor het beheersen van de temperatuur van een dergelijk zonnepaneel 5Solar panel and system for controlling the temperature of such a solar panel 5

Achtergrond van de uitvindingBACKGROUND OF THE INVENTION

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een zonnepaneel, en een systeem voor het beheersen van de temperatuur van een dergelijk zonnepaneel. 10The present invention relates to a solar panel, and a system for controlling the temperature of such a solar panel. 10

Zonnepanelen voor het opnemen van zonne-energie zijn op zich bekend. Bekend zijn zogenaamde fotovoltaïsche panelen, die een oppervlak hebben dat bekleed is met fotovoltaïsche cellen of een laag fotovoltaïsche materiaal. Dergelijke fotovoltaïsche panelen zetten invallend licht om in een elektrische spanning zodat bij opname in een 15 elektrisch kring een elektrisch vermogen opgewekt wordt. Andere zonnepanelen, feitelijk zonnecollectoren, nemen zonnewarmte op in een mediumSolar panels for absorbing solar energy are known per se. Known are so-called photovoltaic panels, which have a surface coated with photovoltaic cells or a layer of photovoltaic material. Such photovoltaic panels convert incident light into an electrical voltage so that an electrical power is generated when incorporated into an electrical circuit. Other solar panels, in fact solar collectors, absorb solar heat in a medium

Fotovoltaïsche panelen hebben een temperatuurafhankelijk rendement. Er zijn eveneens diverse systemen bekend om de temperatuur van deze cellen te beheersen. 20 Deze systemen blijken in bepaalde gevallen weliswaar in staat de temperatuur van de fotovoltaïsche cellen te beheersen, maar laten wat het totale energetische rendement betreft vaak te wensen over, daar de temperatuurbeheersing van de panelen zelf ook weer energie kost. Zo beschrijft NL2003120 blijkens de samenvatting een warmtewisselaarpaneel, geschikt als bouwelement in de vorm van een plafond-, muur-, 25 dak- en/of vloerelement, tenminste omvattende twee door een isolatielaag van elkaar gescheiden warmtewisselaarplaten met geleidingskanalen voor een warmtedragend fluïdum, welk paneel geschikt is om tegelijkertijd zonne-energie aan de buitenzijde op te slaan in het warmtedragende fluïdum van de bovenste plaat en warmte uit de ruimte eronder op te slaan in het warmtedragende fluïdum van de onderste plaat. 30Photovoltaic panels have a temperature-dependent efficiency. Various systems are also known for controlling the temperature of these cells. Although these systems prove capable of controlling the temperature of the photovoltaic cells in certain cases, they often leave something to be desired with regard to the total energy efficiency, since the temperature control of the panels themselves also costs energy. Thus, according to the summary, NL2003120 describes a heat exchanger panel, suitable as a building element in the form of a ceiling, wall, roof and / or floor element, comprising at least two heat exchanger plates separated by an insulating layer with conductive channels for a heat-bearing fluid, which panel is capable of simultaneously storing solar energy on the outside in the heat-bearing fluid of the upper plate and storing heat from the space below in the heat-bearing fluid of the lower plate. 30

Samenvatting van de uitvindingSummary of the invention

De bekende cellen en systemen voldoen aldus op zich in een zekere behoefte, maar het is een doel van de onderhavige uitvinding om te voorzien in een verdere verbetering van de cellen en systemen volgens de stand van de techniek, in het bijzonder waar het energetische efficiëntie betreft, danwel een geschikt alternatief voor de stand van de techniek te bieden.The known cells and systems thus satisfy a certain need per se, but it is an object of the present invention to provide a further improvement of the cells and systems according to the state of the art, in particular as regards energy efficiency , or to offer a suitable alternative to the state of the art.

De uitvinding verschaft daartoe een zonnepaneel omvattende een plaat die op een vooroppervlak voorzien is van een of meer fotovoltaïsche elementen, een ten minste vloeistofdichte behuizing voor het houden van een thermische massa, bijvoorbeeld een fluïdum of een PCM materiaal, in warmtecontact met een achteroppervlak van de plaat, en een warmtewisselaar in de behuizing en voorzien van een buiten de behuizing i reikende inlaat en een buiten de behuizing reikende uitlaat, voor het met de thermische massa in warmtewisselend contact brengen van een warmtewisselend fluïdum, met de warmtewisselaar in hoofdzaak vrij van de behuizing en de plaat opgesteld voor het in werking in hoofdzaak met de thermische massa uitwisselen van warmte.To this end, the invention provides a solar panel comprising a plate which is provided on one front surface with one or more photovoltaic elements, an at least liquid-tight housing for holding a thermal mass, for example a fluid or a PCM material, in heat contact with a rear surface of the plate, and a heat exchanger in the housing and provided with an inlet extending outside the housing and an outlet extending outside the housing, for bringing a heat-exchanging fluid into heat-exchanging contact with the thermal mass, with the heat exchanger substantially free of the housing and the plate arranged for exchanging heat in operation essentially with the thermal mass.

De in het zonnepaneel aan te brengen thermische massa kan zijn aangebracht in een daartoe geschikte houder, die de thermische massa omhult en een behuizing vormt en het voordeel geeft dat de temperatuur van het zonnepaneel erdoor gestabiliseerd wordt. Rendementswisselingen door een wisselende temperatuur tijdens het gebruik worden hiermee ten minste verminderd tot geëlimineerd, en de energieopbrengst van het i paneel kan op basis van een zonvoorspelling aldus beter vastgesteld worden. De module kan ook gebruikt worden als warmtewisselaar voor het regeneren van een buffersysteem zoals bijvoorbeeld een koudebron. Dit kan bijvoorbeeld ‘s-nachts als de zon niet schijnt maar de buitentemperatuur verschilt van de temperatuur in een buffersysteem. Wanneer de buitentemperatuur lager is dan de temperatuur in een koudebuffer kan gekoeld worden. Het zonnepaneel krijgt dan een aanvullende functionaliteit.The thermal mass to be arranged in the solar panel can be arranged in a suitable container, which envelops the thermal mass and forms a housing and gives the advantage that the temperature of the solar panel is stabilized by it. Efficiency fluctuations due to a varying temperature during use are hereby at least reduced to eliminated, and the energy yield of the panel can thus be better determined on the basis of a sun forecast. The module can also be used as a heat exchanger for regenerating a buffer system such as, for example, a cold source. This is possible, for example, at night when the sun is not shining but the outside temperature differs from the temperature in a buffer system. When the outside temperature is lower than the temperature in a cold buffer, cooling can take place. The solar panel will then receive additional functionality.

Door de mogelijkheid een medium, dat wil zeggen een fluïdum, een vloeistof of een gas, door de warmtewisselaar te voeren en op die manier in warmtewisselend contact i te brengen met de thermische massa van het paneel, ontstaat de mogelijkheid de gestabiliseerde temperatuur verder te controleren, en op iedere gewenste temperatuur te brengen. In vergelijk tot de stand van de techniek, waarin bijvoorbeeld (slechts) gebruik wordt gemaakt van een faseverandering van een materiaal, welke een vaste temperatuur dicteert en gelimiteerd is door de capaciteit van de hoeveelheid van het betreffende materiaal, biedt de oplossing volgens de onderhavige uitvinding de mogelijkheid om iedere gewenste temperatuur in te stellen en aan te houden, waarbij middels de temperatuur van het medium, of de doorgevoerde hoeveelheid (debiet) daarvan de koel- of verwarmcapaciteit kan worden geregeld. Overdracht van warmte-energie tussen paneel en warmtewisselaar is daarmee niet afhankelijk van het directe contact tussen beiden, maar door convectie van een thermische massa.The possibility of passing a medium, i.e. a fluid, a liquid or a gas, through the heat exchanger and thus bringing it into heat-exchanging contact with the thermal mass of the panel creates the possibility of further controlling the stabilized temperature , and to bring it to any desired temperature. Compared to the state of the art in which, for example, (only) use is made of a phase change of a material, which dictates a fixed temperature and is limited by the capacity of the amount of the material in question, the solution according to the present invention offers the possibility to set and maintain any desired temperature, whereby the cooling or heating capacity can be regulated by means of the temperature of the medium, or the amount (flow) of it passed through. Transfer of heat energy between panel and heat exchanger is therefore not dependent on the direct contact between the two, but through convection of a thermal mass.

De warmtewisselaar kan een plaatvormige warmtewisselaar zijn die zich in hoofdzaak i parallel aan het achteroppervlak van het paneel uitstrekt. In een uitvoeringsvorm strekt de warmtewisselaar zich dan over ongeveer minimaal 90% van het oppervlak van het paneel uit. De warmtewisselaar is dan op afstand van het paneel opgesteld.The heat exchanger can be a plate-shaped heat exchanger that extends substantially parallel to the rear surface of the panel. In one embodiment, the heat exchanger then extends over at least 90% of the surface of the panel. The heat exchanger is then arranged at a distance from the panel.

De warmtewisselaar kan in een uitvoeringsvorm een lamellen warmtewisselaar omvatten. Een dergelijke warmtewisselaar kan een of meer kanalen omvatten die zich in hoofdzaak parallel aan het achteroppervlak van het paneel en op afstand daarvan uitstrekken. Het kanaal of de kanalen kunnen voorzien zijn van warmteoverdracht-vergrotende lamellen van warmtegeleidend materiaal, vaak een metaal. Die lamellen zijn dan in hoofdzaak dwars, bijvoorbeeld loodrecht, op het paneel. In een i uitvoeringsvorm strekt een dergelijke lamellen warmtewisselaar zich uit over minimaal 90 % van het achteroppervlak van het paneel.The heat exchanger can in one embodiment comprise a lamella heat exchanger. Such a heat exchanger can comprise one or more channels which extend substantially parallel to the rear surface of the panel and at a distance therefrom. The channel or channels may be provided with heat transfer-increasing slats of heat-conducting material, often a metal. Said slats are then substantially transverse, for example perpendicular, to the panel. In one embodiment such a lamella heat exchanger extends over at least 90% of the rear surface of the panel.

In een uitvoeringsvorm omvat de warmtewisselaar een of meer kanalen. In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding strekt het kanaal zich in hoofdzaak door de thermische massa uit, zodat er zo min mogelijk energieuitwisseling met de omgeving van het zonnepaneel plaatsvindt die niet via het te koelen of verwarmen oppervlak verloopt.In one embodiment, the heat exchanger comprises one or more channels. In one embodiment of the present invention, the channel extends substantially through the thermal mass, so that there is as little energy as possible exchange with the environment of the solar panel that does not run via the surface to be cooled or heated.

De thermische massa is op een van de zon afgekeerde zijde van het zonnepaneel i aangebracht, zodat deze de inval van zonslicht niet hindert, en kan tevens een deel van de constructie vormen. Zo kan een ondersteuning voor het positioneren van het paneel integraal gevormd zijn met de thermische massa.The thermal mass is arranged on a side of the solar panel i remote from the sun, so that it does not interfere with the incidence of sunlight, and can also form part of the construction. For example, a support for positioning the panel may be integrally formed with the thermal mass.

In een uitvoeringsvorm omvat het zonnepaneel een verplaatsingsinrichting voor de thermische massa. In een uitvoeringsvorm is de verplaatsingsinrichting in hoofdzaak centraal opgesteld ten opzichte van het paneel. Indien de thermische massa een gas is, is in een uitvoeringsvorm de verplaatsingsinrichting een of meer ventilatoren. In een uitvoeringsvorm kan de ventilator of ventilatoren centraal opgesteld zijn ten opzichte van het paneel. In een uitvoeringsvorm is een ventilator voorzien, in hoofdzaak centraal opgesteld ten opzichte van het paneel. In een uitvoeringsvorm is een ventilator opgesteld in hoofdzaak parallel aan het paneel, voor het in werking verzorgen van een gasstroom naar het paneel, in een uitvoeringsvorm in hoofdzaak dwars op het paneel. iIn one embodiment, the solar panel comprises a displacement device for the thermal mass. In one embodiment, the displacement device is arranged substantially centrally with respect to the panel. If the thermal mass is a gas, in one embodiment the displacement device is one or more fans. In one embodiment, the fan or fans can be arranged centrally with respect to the panel. In one embodiment, a fan is provided, arranged substantially centrally with respect to the panel. In one embodiment, a fan is arranged substantially parallel to the panel, for operating a gas flow to the panel, in an embodiment substantially transverse to the panel. i

In een uitvoeringsvorm is de warmtewisselaar om de verplaatsingsinrichting opgesteld. In een uitvoeringsvorm daarvan bevinden warmtewisselaar en verplaatsingsinrichting zich in hoofdzaak in een vlak, in een uitvoeringsvorm in hoofdzaak parallel aan het paneel. Alternatief zijn meerdere verplaatsingsinrichtingen in een lijn opgesteld, bijvoorbeeld een lijn centraal ten opzichte van het paneel. De warmtewisselaar kan in een dergelijke uitvoeringsvorm twee elementen omvatten aan weerszijde van de verplaatsingsinrichtingen. De opstellingen kunnen in werking een convectie van de thermische massa verzorgen die langs het achteroppervlak van het paneel gaat en vervolgens de warmtewisselaar omstroomt. Daarmee is de warmtewisseling instelbaar i geworden. Bij contactuitwisseling is de energieuitwisseling niet instelbaar.In one embodiment, the heat exchanger is arranged around the displacement device. In an embodiment thereof, the heat exchanger and displacement device are substantially in one plane, in an embodiment substantially parallel to the panel. Alternatively, several displacement devices are arranged in a line, for example a line centrally with respect to the panel. In such an embodiment, the heat exchanger can comprise two elements on either side of the displacement devices. The arrangements can in operation provide a convection of the thermal mass that passes along the rear surface of the panel and then flows around the heat exchanger. This has made the heat exchange adjustable. The energy exchange cannot be set with contact exchange.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een systeem voor een temperatuur gecontroleerd zonnepaneel, omvattende een zonnepaneel zoals beschreven.The invention also relates to a system for a temperature-controlled solar panel, comprising a solar panel as described.

In een uitvoeringsvorm omvat het systeem verder een mediumbuffer, voor het opslaan van een medium, bij voorkeur het warmtewisselende fluïdum, waarbij in werking de mediumbuffer met het medium in warmtewisselend contact is met het warmtewisselende fluïdum, bij voorkeur is het mediumbuffer in fluïdum verbinding met de inlaat en uitlaat van het zonnepaneel. iIn one embodiment, the system further comprises a medium buffer, for storing a medium, preferably the heat-exchanging fluid, wherein in operation the medium buffer with the medium is in heat-exchanging contact with the heat-exchanging fluid, preferably the medium buffer is in fluid communication with the inlet and outlet of the solar panel. i

In een uitvoeringsvorm omvat het systeem verder een regelsysteem, voor het reguleren van de toevoer en afvoer, bij voorkeur het debiet, van het warmtewisselende fluïdum.In one embodiment, the system further comprises a control system, for regulating the supply and discharge, preferably the flow, of the heat-exchanging fluid.

Het systeem verschaft de mogelijkheid de temperatuur van het zonnepaneel te controleren door de toevoer en afvoer (debiet) van het medium en daarmee de warmteoverdracht met de thermische massa te controleren en in te stellen. De mediumbuffer is bij voorkeur een voorraadvat dat gebruikt wordt om ’ s zomers warmte op te slaan middels een warmtewinningsinrichting, en eventueel ook ’ s winters “koude” op te slaan, om ’s zomers al koeling te gebruiken.The system provides the possibility to control the temperature of the solar panel by checking and adjusting the supply and discharge (flow) of the medium and thus the heat transfer with the thermal mass. The medium buffer is preferably a storage tank that is used to store heat in the summer by means of a heat recovery device, and possibly also to store "cold" in the winter, to use cooling in the summer.

In een uitvoeringsvorm is het systeem ingericht om de thermische massa op een constante temperatuur te houden, welke temperatuur een optimale temperatuur voor de 1 toegepaste zonnepanelen is. Deze temperatuur is bijvoorbeeld gelegen tussen de 5 en 35 graden Celsius, bij voorkeur tussen de 5 en 15 graden Celsius, in het bijzonder rond de 5 graden Celsius. In een uitvoeringsvorm kan het regelsysteem ingericht zijn om de thermische massa op een constante temperatuur tussen de 15°C en 35°C in te stellen, bij voorkeur tussen de 20°C en 30°C, in het bijzonder rond de 25°C. Vaak worden in gebruik fotovoltaïsche cellen wel meer dan 60°C. Een temperatuur reductie van 10°C kan een rendementswinst van de cellen opleveren van wel 2%. Bovendien kan de warmte energie bijdragen aan een extra rendement.In one embodiment the system is adapted to keep the thermal mass at a constant temperature, which temperature is an optimum temperature for the solar panels used. This temperature is, for example, between 5 and 35 degrees Celsius, preferably between 5 and 15 degrees Celsius, in particular around 5 degrees Celsius. In one embodiment, the control system may be adapted to set the thermal mass at a constant temperature between 15 ° C and 35 ° C, preferably between 20 ° C and 30 ° C, in particular around 25 ° C. In use, photovoltaic cells often become more than 60 ° C. A temperature reduction of 10 ° C can yield a return on the cells of up to 2%. Moreover, the heat energy can contribute to an additional efficiency.

De mediumbuffer kan naast een concreet vat tevens gevormd worden door een 1 leidingstelsel, ten minste gedeeltelijk gevuld met medium. Een dergelijk leidingstelsel kan eveneens in warmte-uitwisseling zijn gekoppeld met een temperatuurvat, voor het uitwisselen van warmte tussen het temperatuurvat en de mediumbuffer. Het medium in het leidingstelsel kan daarbij direct of indirect in contact staan met een medium in de mediumbuffer.In addition to a concrete vessel, the medium buffer can also be formed by a pipe system, at least partially filled with medium. Such a pipe system can also be coupled to a temperature vessel in heat exchange, for exchanging heat between the temperature vessel and the medium buffer. The medium in the line system can thereby be in direct or indirect contact with a medium in the medium buffer.

Het regelsysteem is daarbij ingericht voor het reguleren van de warmte-uitwisseling tussen het temperatuurvat en de mediumbuffer, waarbij gebruik kan worden gemaakt van een voorspelling van de temperatuur om daarmee de hoeveelheid toe te voeren medium te regelen. In een uitvoeringsvorm kan de regelinrichting anticiperen zodat de 1 temperatuur adaptief (voorspellend) kan worden aangestuurd. Hierdoor is een hoger rendement mogelijk. In een uitvoeringsvorm is het regelsysteem voorzien van programmatuur die, wanneer werkend op het regelsysteem, een optimalisatie berekend van energie voor het paneel. Daarbij kan geoptimaliseerd worden voor momentane of verwachte weercondities. In een uitvoeringsvorm kan de programmatuur optimaliseren voor opbrengst in elektrisch vermogen en/of warmte-energie. Het is in een uitvoeringsvorm zelfs mogelijk om te optimaliseren in opbrengst in de vorm van koude-energie. Bijvoorbeeld bij relatief koude nachten kan die koude-energie (feitelijk ontbreken van warmte, toepassing voor koeling bijvoorbeeld) opgeslagen worden om later te voorzien in koeling. De programmatuur kan daarbij in een uitvoeringsvorm een debiet van warmtewisselend medium in de warmtewisselaar regelen, en/of verplaatsing van thermische massa. Ook de status van de warmtebuffer kan in de optimalisatie meegewogen worden. In een uitvoeringsvorm is de programmatuur ingericht om een i weersvoorspelling mee te wegen en in een uitvoeringsvorm tevens een energiestatus van de warmtebuffer.The control system is thereby adapted to regulate the heat exchange between the temperature vessel and the medium buffer, wherein use can be made of a prediction of the temperature to thereby control the amount of medium to be supplied. In one embodiment the control device can anticipate so that the temperature can be controlled adaptively (predictively). This makes a higher return possible. In one embodiment the control system is provided with software which, when operating on the control system, calculates an optimization of energy for the panel. Thereby can be optimized for current or expected weather conditions. In one embodiment, the software can optimize for yield in electrical power and / or heat energy. It is even possible in one embodiment to optimize yields in the form of cold energy. For example on relatively cold nights, that cold energy (actual lack of heat, application for cooling, for example) can be stored to provide cooling later. In one embodiment, the software can thereby control a flow of heat-exchanging medium in the heat exchanger, and / or displacement of thermal mass. The status of the heat buffer can also be taken into account in the optimization. In one embodiment the software is arranged to take a weather forecast into account and in one embodiment also an energy status of the heat buffer.

Verdere uitvoeringsvormen zijn beschreven in de afhankelijke conclusies.Further embodiments are described in the dependent claims.

De term “in hoofdzaak” zoals hier gebruikt moge duidelijk zijn voor de vakman. De term “in hoofdzaak” kan ook uitvoeringsvorm omvatten met “geheel”, “alle”, en dergelijk. In uitvoeringsvorm kan het bijwoord “in hoofdzaak” ook weggelaten worden. Waar van toepassing kan de term “in hoofdzaak” betrekking hebben op 90% of meer, zoals 95% of meer, in het bijzonder 99% of meer, meer in het bijzonder i 99,5% of meer, omvattende 100%.The term "substantially" as used herein should be clear to those skilled in the art. The term "substantially" may also include embodiment with "whole", "all", and the like. In embodiment, the adverb "substantially" can also be omitted. Where applicable, the term "substantially" may refer to 90% or more, such as 95% or more, in particular 99% or more, more in particular 99.5% or more, including 100%.

De term “omvattend” omsluit ook uitvoeringsvormen waarbij de term “omvattende” “bestaand uit” betekent. ' Verder worden de termen eerste, tweede, derde en dergelijke in de beschrijving en de conclusies gebruikt om onderscheid te maken tussen soortgelijke elementen en niet noodzakelijkerwijs voor het beschrijven van een sequentiële of chronologische volgorde. Het moge duidelijk zijn dat de termen die zodanig gebruikt zijn onderling uitwisselbaar zijn onder geschikte omstandigheden en dat de uitvoeringsvormen van de i uitvinding die hierin beschreven zijn kunnen werken in andere volgorden dan hier beschreven of geïllustreerd.The term "comprising" also encompasses embodiments in which the term "comprising" means "consisting of". Furthermore, the terms first, second, third and the like in the description and the claims are used to distinguish between similar elements and not necessarily for describing a sequential or chronological order. It is to be understood that the terms used in this way are interchangeable under suitable conditions and that the embodiments of the invention described herein may operate in sequences other than those described or illustrated herein.

De inrichtingen of apparaten die beschreven zijn onder meer beschreven in werking. Het moge duidelijk zijn voor de vakman dat de uitvinding niet beperkt is tot werkwijzen of inrichtingen in werking.The devices or apparatus described are described inter alia in operation. It will be apparent to those skilled in the art that the invention is not limited to methods or devices in operation.

Er zij opgemerkt dat in de conclusies, referentienummers wanneer aanwezig niet moeten worden gezien als beperking van de conclusies. Gebruik van het woord “omvattende” en zijn vormen sluiten de aanwezigheid van verdere elementen of stappen dan diegenen die in de conclusies genoemd worden niet uit. Het lidwoord “een” sluit de aanwezigheid van meerdere van dergelijke elementen niet uit. i De uitvinding kan geïmplementeerd zijn door middel van hardware die verschillende onderscheidende kenmerken omvat, en door middel van een op geschikte wijze geprogrammeerde computer. In de inrichtingsconclusies die een opsomming van dergelijke middelen heeft kunnen verschillende van dergelijke middelen verschaft worden door een en hetzelfde stuk hardware. Het blote feit dat verschillende maatregelen opgesomd zijn in verschillende afhankelijke conclusies betekend niet dat een combinatie van deze kenmerken niet toegepast kan worden op een voordelige wijze.It should be noted that in the claims, reference numbers when present should not be seen as limiting the claims. Use of the word "comprising" and its forms do not preclude the presence of further elements or steps than those mentioned in the claims. The article "a" does not exclude the presence of several such elements. The invention can be implemented by means of hardware comprising various distinguishing features, and by means of a suitably programmed computer. In the device claims having a list of such means, various such means can be provided by one and the same piece of hardware. The bare fact that different measures are enumerated in different dependent claims does not mean that a combination of these features cannot be applied in an advantageous manner.

De uitvinding betreft verder een inrichting, werkwijze of proces voorzien van een of i meer van de in de bijgevoegde beschrijving omschreven en/of in de bijgevoegde tekeningen getoonde kenmerkende maatregelen.The invention further relates to a device, method or process provided with one or more of the characterizing measures described in the attached description and / or shown in the attached drawings.

Het moge duidelijk zijn dat de verschillende aspecten genoemd in deze octrooiaanvrage gecombineerd kunnen worden en elk afzonderlijk in aanmerking kunnen komen voor een afgesplitste octrooiaanvrage.It will be clear that the various aspects mentioned in this patent application can be combined and can each qualify separately for a split-off patent application.

Korte beschrijving van de figurenBrief description of the figures

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren. Hierin is: i - Figuur 1 een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting voor het opvangen van zonne-energie volgens de onderhavige uitvinding;The invention will now be explained with reference to the following figures. Herein: - Figure 1 is a first embodiment of a device for collecting solar energy according to the present invention;

Figuur 2 een tweede uitvoeringsvorm van een inrichting voor het opvangen van zonne-energie volgens de onderhavige uitvinding;Figure 2 shows a second embodiment of a device for collecting solar energy according to the present invention;

Figuur 3 een derde uitvoeringsvorm van een inrichting voor het opvangen van zonne-energie volgens de onderhavige uitvinding.Figure 3 shows a third embodiment of a device for collecting solar energy according to the present invention.

Beschrijving van uitvoeringsvormenDescription of embodiments

Figuur 1 toont een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding, voor het opvangen van zonne-energie, een zonnepaneel 1. Het zonnepaneel 1 omvat een paneel 2 voorzien van fotovoltaïsche cellen of een fotovoltaïsche laag, voor het omzetten van zonne-energie in elektriciteit. Het zonnepaneel 1 omvat verder i een behuizing 3. De behuizing 3 omsluit een volume, en in de getoonde uitvoeringsvorm vormt paneel 2 een vlak van de behuizing 3. De behuizing 3 is ten minste vloeistofdicht. Hier is de behuizing 3 in een verdere uitvoeringsvorm gasdicht dan wel in hoofdzaak gasdicht. In de behuizing kan zich een thermische massa bevinden, vaak een fluïdum. Het zonnepaneel is in hoofdzaak blokvormig. Het zonnepaneel heeft een dikte (normaal op het paneel 2) die veelal aanzienlijk kleiner is dan de lengte en/of breedte. Meestal zal de dikte ten minste 10 maal kleiner zijn dan de kleinst van de lengte of breedte. Vaak zal de dikte ongeveer 1-10 cm zijn.Figure 1 shows a first embodiment of a device according to the present invention, for collecting solar energy, a solar panel 1. The solar panel 1 comprises a panel 2 provided with photovoltaic cells or a photovoltaic layer, for converting solar energy into electricity. The solar panel 1 further comprises a housing 3. The housing 3 encloses a volume, and in the embodiment shown panel 2 forms a surface of the housing 3. The housing 3 is at least liquid-tight. Here, in a further embodiment, the housing 3 is gas-tight or substantially gas-tight. There may be a thermal mass in the housing, often a fluid. The solar panel is substantially block-shaped. The solar panel has a thickness (normally on the panel 2) that is often considerably smaller than the length and / or width. The thickness will usually be at least 10 times smaller than the smallest of the length or width. The thickness will often be around 1-10 cm.

Het zonnepaneel is in de behuizing 3 voorzien van een warmtewisselaar 4. De i warmtewisselaar 4 kan in gebruik voorzien zijn van een warmtewisselend fluïdum. De warmtewisselaar is hier in hoofdzaak vrij opgesteld in de behuizing 3. De warmtewisselaar 4 heeft een buiten de behuizing 3 reikende inlaat 5 en een buiten de behuizing 3 reikende uitlaat 6. Middels een verplaatsingsinrichting 7 is het mogelijk het warmtewisselende fluïdum door de warmtewisselaar 4 van de inlaat 5 naar de uitlaat 6 te verplaatsen. Middels een regelsysteem 8, functioneel verbonden met de verplaatsingsinrichting 7, is in een uitvoeringsvorm het debiet van het warmtewisselende fluïdum in te stellen.The solar panel is provided in the housing 3 with a heat exchanger 4. In use, the heat exchanger 4 can be provided with a heat-exchanging fluid. Here, the heat exchanger is arranged substantially free in the housing 3. The heat exchanger 4 has an inlet 5 extending outside the housing 3 and an outlet 6 extending outside the housing 3. By means of a displacement device 7 it is possible to transfer the heat exchanging fluid through the heat exchanger 4 of move the inlet 5 to the outlet 6. In one embodiment, the flow rate of the heat-exchanging fluid can be adjusted by means of a control system 8, functionally connected to the displacement device 7.

De behuizing 3 is verder ingericht om een thermische massa te houden. In de getoonde i opstelling zal de thermische massa warmte wisselen met het achter oppervlak van paneel 2. De thermische massa zal vervolgens warmte wisselen met de warmtewisselaar 4. De thermische massa kan een fluïdum omvatten, bijvoorbeeld een vloeistof, een gas, of PCM (“phase change material”). De behuizing 3 en de warmtewisselaar 4 zijn in de getoonde uitvoeringsvorm ingericht om een convectie van de thermische massa te geven. Dit is aangegeven met de kromme en gekrulde pijlen. Hierdoor treedt overdracht van thermische energie op van het paneel 2 naar de warmtewisselaar 4 via de circulerende thermische massa. In deze uitvoeringsvorm is het zonnepaneel 1 verder voorzien van een verplaatsingsinrichting 9 voor het in beweging brengen van de thermische massa. Wanneer de thermisch massa lucht is, kan de verplaatsingsinrichting 9 een ventilator zijn. De verplaatsingsinrichting 9 is hier in de behuizing ten opzichte van het achteroppervlak van paneel 2 en de warmtewisselaar 4 opgesteld om een convectiestroming op te wekken langs het achteroppervlak van i paneel 2, en om de warmtewisselaar 4. Het regelsysteem 8 is in de weergegeven uitvoeringsvorm functioneel verbonden met de verplaatsingsinrichting 9. Hierdoor is de mate van convectie van de thermische massa en daarmee de warmteoverdracht verder te regelen.The housing 3 is further adapted to hold a thermal mass. In the arrangement shown, the thermal mass will exchange heat with the rear surface of panel 2. The thermal mass will then exchange heat with the heat exchanger 4. The thermal mass may comprise a fluid, for example a liquid, a gas, or PCM (" phase change material ”). The housing 3 and the heat exchanger 4 are arranged in the embodiment shown to give a convection of the thermal mass. This is indicated by the curved and curled arrows. As a result, transfer of thermal energy occurs from the panel 2 to the heat exchanger 4 via the circulating thermal mass. In this embodiment, the solar panel 1 is further provided with a displacement device 9 for setting the thermal mass in motion. When the thermal mass is air, the displacement device 9 can be a fan. The displacement device 9 is here arranged in the housing relative to the rear surface of panel 2 and the heat exchanger 4 to generate a convection flow along the rear surface of panel 2, and to the heat exchanger 4. The control system 8 is functional in the embodiment shown connected to the displacement device 9. As a result, the degree of convection of the thermal mass and thus the heat transfer can be further regulated.

Voor het uitwisselen van warmte met het paneel 2 is de warmtewisselaar 4 hier voorzien van een kanaal 10, voor het in warmte-uitwisseling met de thermische massa geleiden van het warmtewisselende medium van de toevoer of inlaat 5 naar de afvoer of uitlaat 6. i Figuur 2 toont een tweede uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding, waarbij gelijke verwijzingscijfers verwijzen naar gelijke onderdelen. In plaats van een plaatvormig warmtewisselaar 4 zoals weergegeven in figuur 1, is de inrichting voorzien van een het kanaal 10 omsluitend element of omsluitende doos 11.For exchanging heat with the panel 2, the heat exchanger 4 is here provided with a channel 10, for conducting the heat-exchanging medium from the inlet or inlet 5 to the outlet or outlet 6 in heat exchange with the thermal mass. 2 shows a second embodiment of a device according to the present invention, wherein like reference numerals refer to like parts. Instead of a plate-shaped heat exchanger 4 as shown in Figure 1, the device is provided with an element or box 11 enclosing the channel 10.

Figuur 3 toont een derde uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding, waarbij gelijke verwijzingscijfers weer verwijzen naar gelijke onderdelen. In aanvulling op het het kanaal 10 omsluitende element of doos is een warmtewisselaar 4 verder voorzien van oppervlakte vergrotende middelen 12. In deze uitvoeringsvorm is gekozen voor vinnen. De vinnen zijn bij voorkeur van een metaal i voor goede warmtegeleiding. In de uitvoeringsvorm hebben de vinnen verder als functie om de warmtewisselaar 4 op zijn positie in de behuizing van het zonnepaneel te houden.Figure 3 shows a third embodiment of a device according to the present invention, wherein identical reference numerals again refer to identical components. In addition to the element or box enclosing the channel 10, a heat exchanger 4 is further provided with surface enlarging means 12. In this embodiment, fins have been chosen. The fins are preferably made of a metal for good heat conduction. In the embodiment, the fins further have the function of holding the heat exchanger 4 in its position in the housing of the solar panel.

Naast de getoonde uitvoeringsvorm met één paneel zijn er uitvoeringsvarianten denkbaar met meerdere panelen. Dergelijke panelen kunnen gekoppeld worden volgens het zogenaamde Tichelmann principe. In het bijzonder wordt het regelsysteem zodanig ingericht dat het op basis van temperatuursvoorspellingen warmte uit de mediumbuffer toevoert, zodanig dat de temperatuur van de thermische massa en daarmee die van de rest van het paneel, constant gehouden wordt op de optimale bedrijfstemperatuur van de fotovoltaïsche cellen van de zonnepanelen.In addition to the embodiment with one panel shown, embodiments with several panels are conceivable. Such panels can be coupled according to the so-called Tichelmann principle. In particular, the control system is arranged such that it supplies heat from the medium buffer on the basis of temperature predictions, such that the temperature of the thermal mass and therefore that of the rest of the panel is kept constant at the optimum operating temperature of the photovoltaic cells of the solar panels.

Het moge duidelijk zijn dat de bovenstaande beschrijving is opgenomen om de i werking van voorkeursuitvoeringen van de uitvinding te illustreren, en niet om de reikwijdte van de uitvinding te beperken. Uitgaande van de bovenstaande uiteenzetting zullen voor een vakman vele variaties evident zijn die vallen onder de geest en de reikwijdte van de onderhavige uitvindingIt is to be understood that the above description is included to illustrate the operation of preferred embodiments of the invention, and not to limit the scope of the invention. Starting from the above explanation, many variations will be evident to those skilled in the art that fall within the spirit and scope of the present invention.

Claims

Solar panel comprising: - a plate which is provided on one front surface with one or more photovoltaic elements; - an at least liquid-tight housing for holding a thermal mass, for example a fluid or a PCM material, in heat contact with a rear surface of the plate, and - a heat exchanger in the housing and provided with an inlet extending outside the housing 1 and a outlet extending outside the housing, for bringing a heat-exchanging fluid into heat-exchanging contact with the thermal mass, with the heat exchanger substantially free of the housing and the plate arranged for exchanging heat in operation substantially with the thermal mass.

Solar panel according to claim 1, further comprising a first displacement device for displacing a fluid, for example a fan or pump, for circulating the thermal mass in operation within the housing, in particular the first displacement device is arranged within the housing. I

3. Solar panel according to claim 2, wherein the first displacement device comprises a fan within the housing, arranged for generating a convection flow through the housing during operation along the rear surface of the plate and around the heat exchanger.

4. Solar panel according to one or more of the preceding claims, wherein the heat exchanger comprises a channel which mutually connects the inlet and the outlet in fluid communication, for conducting the heat-exchanging fluid from the inlet to the outlet in heat exchange with the thermal mass . I

5. Solar panel as claimed in claim 1 or 2, further comprising a second displacement device, for example a fan or pump, for displacing the heat-exchanging fluid from the inlet through the heat exchanger to the outlet.

6. Solar panel according to one or more of the preceding claims, wherein the housing comprises at least one supply, for supplying at least a part of the thermal mass in the housing.

Solar panel according to one or more of the preceding claims, wherein the housing comprises at least one outlet, for discharging at least a part of the thermal mass in the housing. i

8. Solar panel according to one or more of the preceding claims, wherein the plate forms a wall of the housing.

9. Solar panel according to one or more of the preceding claims, wherein the heat exchanger comprises a heat-conducting element in the housing.

10. Solar panel according to one or more of the preceding claims, wherein the heat-conducting element is provided with an enlarged surface, such as a surface provided with fins for heat exchange. i

A system for a temperature-controlled solar panel, comprising: • a solar panel according to any one of the preceding claims; A medium buffer, for storing a medium, preferably the heat-exchanging fluid, wherein in operation the medium buffer with the medium is in heat-exchanging contact with the heat-exchanging fluid, preferably the medium buffer is in fluid communication with the inlet and outlet of the solar panel ; and a control system, for regulating the supply and discharge, preferably the flow, of the heat-exchanging fluid.

> A system according to claim 11, wherein the control system is adapted to keep the thermal mass below a limit temperature, preferably to keep the thermal mass at a constant temperature.

A system according to claim 12, wherein the control system is adapted to set the thermal mass at a constant temperature between 15 ° C and 35 ° C, preferably between 20 ° C and 30 ° C, in particular around the 25 ° C.

The system of any one of claims 11-13, wherein the medium buffer is formed by a conduit system.

The system of claim 14, wherein the conduit system is in heat exchange with a temperature vessel, for exchanging heat energy in operation between a medium in the temperature vessel and a medium in the medium buffer.

A system according to claim 14 or 15, wherein the control system is adapted to regulate the heat exchange between the temperature vessel and the medium buffer.

The system of any one of claims 11-16, further comprising a heat pump.

A system according to any of claims 11-17, wherein the control system is adapted to regulate the heat exchange between the temperature vessel and the medium buffer, the control system being provided with software that, when operating on the control system, in the control system enters a weather forecast, an estimate of a panel temperature calculated from the weather forecast, and an adjustment rate calculated from at least one of the first or second displacement device from the estimate of the panel temperature.