PL179933B1 - Uklad ogniwa slonecznego PL - Google Patents

Abstract

1 . Uklad ogniwa slonecznego przetwa- rzajacego energie sloneczna na elektryczna za- wierajacy wiele paneli ogniwa slonecznego zamontowanych w polozeniu nachylonym na podstawie nosnej, korzystnie powierzchni bu- dynku, przy czym panele ogniwa slonecznego za- wieraja plyte nosna, na której jest umieszczona warstwa pokrycia zawierajaca ogniwa sloneczne, znamienny tym, ze konstrukcja nosna zawiera wiele równoleglych, waskich i wzdluzonych plyt (8), które sa przymocowane do, stano- wiacych uklad nosny, belek nosnych (2) ulozo- nych poprzecznie do plyt (8), poprzez polaczenie zatrzaskowe z elementami podtrzymujacymi (4) przymocowanymi czescia mocujaca do belek no- snych (2), a panele ogniwa slonecznego maja ksztalt tasmy z arkusza materialu pokrywajacego i sa zamocowane na zewnetrznych stronach plyty (8). FIG.1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ ogniwa słonecznego stosowany do bezpośredniego przetwarzania energii słonecznej na elektryczność.

Znany jest układ ogniwa składający się z paneli. Panel ma zwykle wymiary około 1/2 - 1 metra kwadratowego na przykład wymiary 0,5 x 1m. Panele takie mogą zawierać 30- 40 ogniw słonecznych, które gdy się je połączy szeregowo, mogą dostarczyć napięcia roboczego 14-18 Voltów, przez bezpośrednie podanie promieni słonecznych co jest odpowiednie dla ładowania układów akumulatorów 12 V. Panele są łączone równolegle lub szeregowo.

Aby uzyskać maksymalne wykorzystanie energii słonecznej należy panele montować pod kątem względem poziomu, przy czym kąt pochylenia jest zależny od geograficznego miejsca położenia paneli. Odpowiednie położenie paneli osiąga się za pomocą konstrukcji nośnych, lub, gdy jest to możliwe i dostatecznie korzystne montuje się panele bezpośrednio zarówno na dachu jak i ścianach budynku, bez stosowania konstrukcji nośnej.

Celem wynalazkujest opracowanie układu ogniwa słonecznego taniego i o prostej konstrukcji.

Układ ogniwa słonecznego przetwarzającego energię słoneczną na elektryczną zawierający wiele paneli ogniwa słonecznego zamontowanch w położeniu nachylonym na podstawie nośnej, korzystnie powierzchni budynku, przy czym panele ogniwa słonecznego zawierająpłytę nośną, na której jest umieszczona warstwa pokrycia zawierająca ogniwa słoneczne, według wynalazku charakteryzuje się tym, że konstrukcja nośna zawiera wiele równoległych, wąskich i wzdłużonych płyt, które sąprzymocowane do, stanowiących układ nośny, belek nośnych ułożonych poprzecznie do płyt, poprzez połączenie zatrzaskowe z elementami podtrzymującymi przymocowanymi częścią mocującą do belek nośnych, a panele ogniwa słonecznego mają kształt taśmy z arkusza materiału pokrywającego i są zamocowane na zewnętrznych stronach płyty.

179 933

Korzystnie, w wybranych miejscach układu płyt są rozmieszczone komutacje w połączeniu z otworami przelotowymi w płytach i z okablowaniem płyt.

Korzystnie, do płyt są przymocowane zaciskowo bloki końcówkowe.

Korzystnie, zewnętrzne strony płyt są wyprofilowane i w zagłębieniach sąumieszczone taśmy materiału ogniwa słonecznego.

Korzystnie, warstwa taśmy materiału ogniwa słonecznego jest zamontowana między warstwami pokrywającymi o większej szerokości, przy czym warstwy pokrywające sązespojone razem wzdłuż ich przeciwległych krawędzi i przymocowane do leżącej poniżej aluminiowej płyty.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny części układu według wynalazku, patrząc od strony czołowej płyty, fig. 2 przedstawia część układu od strony tylnej płyty, fig. 3 przedstawia przekrój płyty z elementami podłączeń elektrycznych, fig. 4 przedstawia widok perspektywiczny pary płyt z połączeniami elektrycznymi i fig. 5 - 8 przedstawiają widok korzystnych układów komutacji.

Wynalazek opiera się na założeniu, że są pewne części budynku, które są nachylone. Są to płyty zacieniające zamontowane na zewnątrz okien z dużym nasłonecznieniem. Płyty te nie są w rzeczywistości płaszczyznami budynku, ale mogą zostać wykorzystane jako wsporniki dla układu ogniwa słonecznego. Wtedy zamiast paneli ogniw słonecznych w postaci niezależnych skupionych elementów płytowych można zastosować wydłużone i stosunkowo wąskie płyty 8 na przykład o szerokości zaledwie 10-20 cm. Te stosunkowo wąskie płyty 8 dobrze się nadająjako nośniki taśm 10 materiału tkaniny ogniwa słonecznego umieszczonego na zewnątrz. W tym przypadku równoległe rzędy ogniw słonecznych sąwzajemnie połączone w taki sposób, że mogą być przełączane.

W konwencjonalnych układach panelowych możliwe jest stosowanie wewnętrznych, ukrytych i fabrycznie lub warsztatowo zamontowanych połączeń szeregowych lub równoległych tak, że cały układ może mieć pojedyncząkońcówkę wtykową. W przypadku rozwiązania według wynalazku należy uwzględnić, że może być wymagane zastosowanie przewodów zewnętrznych i końcówek wykonanych na miejscu w połączeniu z pracami montażowymi. Ponieważ płyty 8 rozciągają się równolegle i z wzajemnymi odstępami jest niezbędne aby przewody były zamontowane w poprzek i dowolnie wzdłuż tych przerw i aby były dostarczone przyrządy komutacyjne korzystnie mieszczące się w samych płytach 8. Taśma 10 tkaniny materiału ogniwa słonecznego jest zazwyczaj elektrycznie zakończona przez jedną lub dwie taśmy przewodzące 28 na przeciwległych końcach lub na tym samym końcu taśmy 10 tkaniny ogniwa słonecznego, odpowiednio, przy czym taśmy przewodzące 28 są zamknięte między warstwami. W celu komutacji tych taśm przewodzących 28, według wynalazku, zewnętrzny arkusz warstwy może być wycięty w lokalnym obszarze 30 powyżej przewodów podczas gdy w obszarze sąsiadującym przebija się otwór 32 przez zarówno taśmę 10 i samą płytę 8 dla utworzenia otworu wtyczkowego, w którym montuje się blok końcówkowy 3 8 zaopatrzony w jedną lub dwie części górną 34 i dolną 36, stykowe przylegające do odpowiedniej lub odpowiednich odsłoniętych powierzchni przewodzących, przy czym bezpieczne przyleganie jest zapewnione przez mechaniczne zaciskanie razem bloku końcówkowego 38 i części przytrzymującej z drugiej strony płyty 8. Taki montaż może być wykonany na miejscu i dla połączenia taśm 10 materiału ogniwa słonecznego szeregowo lub równolegle w poprzek wspólnej powierzchni płyty 8 możliwe jest stosowanie wstępnie połączonych przewodami bloków końcówkowych 38 z długością przewodów 40 przystosowaną do odległości między płytami 8.

Konstrukcja nośna zawiera wiele równoległych, wąskich i wydłużonych belek nośnych 1 zwykle z aluminium które, za pomocą odpowiednich łączników montażowych, są przymocowane do leżących poniżej powierzchni budynku, zazwyczaj wystając z nich na zewnątrz. Belki nośne 1 mają wydrążone rowki, w których umieszcza się części stopkowe odpowiednich rzędów elementów podtrzymujących 4 z plastiku, w których sprężyście zatrzaskowo mocowane sąpłyty 8, rozciągając się w poprzek belek nośnych 1. Cały system jest lekki i prosty dzięki relatywnie małym wymiarom osobnych płyt 8. Zastosowanie plastikowych elementów podtrzymujących 4

179 933 umożliwia uzyskanie izolacji elektrycznej między pojedynczą płytą 8 i konstrukcją nośną, przez co unika się niezamierzonego upływu prądu.

Zazwyczaj ciemne elementy ogniwa słonecznego są naturalnie podatne na silne ogrzewanie przez promienie słoneczne i że sprawność ogniw słonecznych zmniejsza się przez wzrost temperatury. Dlatego w przypadku wynalazku ważne jest rozpatrzenie chłodzenia elementów ogniwa, które mogą doskonale w świetle słonecznym osiągnąć temperaturę 60-80°C ze spadkiem sprawności blisko 10% w stosunku do normalnej temperatury otoczenia. W związku z tym ma bardzo duże znaczenie to, że konstrukcja podtrzymująca jest wykonana z dobrze przewodzącego ciepło aluminium i że jest otoczona otwartym powietrzem ponieważ powietrze może w ten sposób oddziaływać chłodząco na elementy ogniwa słonecznego nie tylko na jego zewnętrznej stronie ale także przez odsłoniętą stronę wewnętrzną. Korzystne jest wykorzystanie płyt 8 mających tylne strony wyprofilowane z wystającymi żebrami chłodzącymi lub płyt 8 wyprofilowanych z wewnętrznymi kanałami na wodę chłodzącą, która po ogrzaniu, także może być wykorzystywana.

Zazwyczaj standardowe płyty są montowane w rzędach, w odpowiednio nachylonych położeniach i w stosunkowo małych wzajemnych odległościach, co jest bardzo korzystne, ponieważ gładkie powierzchnie tylne płyt 8 będą odbijać światło rozproszone od ogniw słonecznych na płyty 8 sąsiadujące, co przyczyni się znacznie do sprawności ogniw.

W rozwiązaniu według wynalazku okazało się pożądane wykorzystanie materiału ogniwa słonecznego w rodzaju cienkiej folii. Cienka folia powinna być skutecznie chroniona przed warunkami pogodowymi i może to być osiągnięte przez umieszczenie folii między warstwami pokrycia z odpowiedniego materiału plastikowego połączonymi płaszczyznami na zewnątrz krawędzi cienkiej folii. Czołowa strona warstwy może korzystnie być wykonana z teflonu, który w przeciwieństwie do szkła nie ma tendencji do zbierania kurzu na swojej powierzchni podczas gdy tylna warstwa może być z takiego samego lub innego dowolnie nieprzezroczystego materiału, który powinien korzystnie być mocowany bezpośrednio do czołowych stron płyty 8.

Ponieważ płyta 8 jest wykonana z wytłaczanego aluminium jest stosunkowo proste wprowadzenie modyfikacji płyty, wyprofilowanej z częściami kołnierzowymi, przez umieszczenie w nich przeciwległych krawędzi giętkiego laminatu foliowego ogniwa słonecznego uformowanego w postaci taśmy.

Korzystnym rozwiązaniem jest przymocowanie taśmy 10 warstwowej bezpośrednio do strony czołowej płyty 8. Jest to łatwo osiągalne przez zastosowanie odpowiedniego kleju, np. typu EVA z aktywacją termiczną lub tak zwanego kleju kontaktowego. Jest dalsza możliwość aby powierzchnie krawędziowe taśm warstw pokrywających jako wystających poza krawędzie taśm ogniwa słonecznego mogły być przymocowane do powierzchni płyty 8 przez operację zawalcowania, znów w szczególności gdy płyta 8 jest wykonana z aluminium. Zarówno w tym przypadku jak i przy zastosowaniu klejenia może być możliwe uniknięcie tylnej taśmy warstwy pokrywającej jeśli jest możliwe zapewnienie szczelnego zamknięcia taśmy ogniwa słonecznego jedynie przez zastosowanie zewnętrznej taśmy pokrywającej. Będzie to miało dalszy korzystny skutek, gdyż polepszy się chłodzenie.

Figura 1 przedstawia konstrukcję nośną z równoległymi belkami nośnymi 2 przymocowanymi do budynku i zaopatrzonymi w profile dostosowane do umieszczenia plastikowych elementów podtrzymujących 4 z częściami skrzydełkowymi 6 dla mocowania płyt 8 w kształcie litery C, korzystnie aluminiowych tak, że rząd równoległych płyt może być zamontowany w poprzek belek.

Według wynalazku, zewnętrzne strony płyt 8, to znaczy płaszczyzna od strony słońca, są pokryte taśmą tkaniny 10 z materiału ogniwa słonecznego. Elektrycznie te taśmy tkaniny 10 mogą być zakończone kotkami stykowymi 12, które przez otwory 14 w płytach 8 mogą być wetknięte w gniazda 16 umocowane do wewnętrznej strony płyty 8 klejem albo poprzez mostek przytrzymujący 18 zamontowany między swobodnymi zewnętrznymi krawędziami płyty 8 w kształcie litery C, patrz także fig. 2.

179 933

Wymagane jest aby z gniazd 16 poprowadzić przewody 20 łączące wzdłuż lub w poprzek płyt 8. Wzdłużnie przewody 20 mogą być umocowane dzięki poprowadzeniu przewodu 20 w wycięciach 22 wykonanych w częściach skrzydełkowych 6 elementów podtrzymujących 4 płyty 8.

Mostki przytrzymujące 18 mogą być zastąpione przez skrzydełkowe wystające części 24 w gniazdach 16. Płyta 8 może być wyprofilowana specjalnie do umieszczenia mocowania krawędziowego taśm tkaniny 10 ogniwa słonecznego.

Na fig. 4 pokazano, że taśmy tkaniny 10 ogniwa słonecznego mogą być elektrycznie zakończone przez części elektrodowe 26, które przez otwory 14 w płytach sąpołączone z przewodami 20. Jednakże jest możliwość aby przełączanie było umieszczone blisko na zewnątrz końca płyty i niekoniecznie przeprowadzane przez otwory 14 w płytach. Możliwe jest również aby taśma tkaniny 10 ogniwa stanowiła na zewnętrznej stronie styk.

Układ może być stosowany w różnych konfiguracjach przyłączeniowych, a ponadto jest tani ze względu n wykorzystanie w nim materiału ogniwa słonecznego w postaci wąskich taśm o szerokościach 10-20 cm.

Figury 5-8 przedstawiają korzystny typ komutacji. Jak przedstawiono na fig. 5 taśma 10 tkaniny ogniwa słonecznego jest wykonana z aktywnej cienkiej warstwy folii umieszczonej między plastkiowymi warstwami taśm, które sązespojone razem na zewnątrz krawędzi cienkiej folii, która ma dwie wystające, płaskie taśmy przewodzące 28. Jedna z nich jest połączona na przykład przez lutowanie z folią ogniwa lub raczej z elektrodą folii bezpośrednio w końcu taśmy 10, podczas gdy druga rozciąga się do jej przeciwległego końca.

Zewnętrzna warstwa przykrywająca jest wycięta w obszarze 30 dla odsłonięcia taśmy przewodzącej 28 i jak przedstawiono na fig. 6 w warstwie i w płycie 8 w pobliżu tych obszarów wykonano otwór 32 w kształcie litery T. W otworze 32 jest zamontowana część górna 34 i część dolna 36 bloku końcówkowego 38, (fig. 7), który jest połączony co najmniej jednym przewodem 40. Jak przedstawiono na fig. 8 część górna 34 ma połączenie kotkowe 42, które gdy obie części górna 34 i dolna 36 sąpołączone, wchodzi w połączenie zaciskowe z odpowiednim odsłoniętym przewodem 28.

W przedstawionym przykładzie wykonania, te kotki 42 są połączone z oprawą gniazda, które sąpołączone z odgałęzieniami stykowymi 44 w części dolnej 36, przy czym te odgałęzienia stykowe 44 sąpołączone z końcówkami w przewodach 40. Dowolnie, specjalne pierścienie uszczelniające lub uszczelki mogą być zastosowane dla uszczelnienia wokół obszaru 30.

¹⁷⁹ 933

179 933

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ ogniwa słonecznego przetwarzającego energię słoneczną na elektryczną zawierąjący wiele paneli ogniwa słonecznego zamontowanych w położeniu nachylonym na podstawie nośnej, korzystnie powierzchni budynku, przy czym panele ogniwa słonecznego zawierająpłytę nośną, na której jest umieszczona warstwa pokrycia zawierająca ogniwa słoneczne, znamienny tym, że konstrukcja nośna zawiera wiele równoległych, wąskich i wzdłużonych płyt (8), które są przymocowane do, stanowiących układ nośny, belek nośnych (2) ułożonych poprzecznie do płyt (8), poprzez połączenie zatrzaskowe z elementami podtrzymującymi (4) przymocowanymi częścią mocującą do belek nośnych (2), a panele ogniwa słonecznego mająkształt taśmy z arkusza materiału pokrywającego i są zamocowane na zewnętrznych stronach płyty (8).
2. 2. Układ według zastrz. 1 znamienny tym, że w wybranych miejscach układu płyt (8) są rozmieszczone komutacje w połączeniu z otworami (32) przelotowymi w płytach (8) i z okablowaniem płyt (8).
3. 3. Układ według zastrz. 2 znamienny tym, że do płyt (8) sąprzymocowane zaciskowo bloki końcówkowe (38).
4. 4. Układ według zastrz. 1 znamienny tym, że zewnętrzne strony płyt (8) są wyprofilowane i w zagłębieniach są umieszczone taśmy (10) materiału ogniwa słonecznego.
5. 5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa taśmy (10) materiału ogniwa słonecznego jest zamontowana między warstwami pokrywającymi o większej szerokości, przy czym warstwy pokrywające sązespojone razem wzdłuż ich przeciwległych krawędzi i przymocowane do leżącej poniżej aluminiowej płyty (8).