WO1996002947A1 - Verfahren zur herstellung von photovoltaischen generatoren und von hybridkollektoren - Google Patents

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WO1996002947A1
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Definitions

  • the invention relates to a method for the production of solar generators for photovoltaic and hybrid collectors for coupled electrical and thermal energy generation in the form of regular or irregular surfaces of mobile or stationary objects, connected in series and / or parallel connection arranged, embedded in resin solar cell modules have a backing layer made of glass fiber reinforced synthetic resin laminate.
  • hybrid collectors produced using this method for coupled electrical and thermal energy generation are the subject of this invention.
  • Liquid plastic for a second layer is first applied to the inside of the first layer and then the solar cells are pressed into the not yet rigid plastic. Two thick layers of material are formed over the surface of the solar cell module. With this acrylic mold potting, which remains as a semi-finished product in the solar cell generator, light weather protection or even accommodation in the thin outer skin of light-weight objects carrying solar cells cannot be achieved.
  • the proposed solutions also make insufficient use of the daylight available from solar energy in that they cannot utilize the heat radiation that is effective during the day.
  • the photovoltaic efficiency can be improved compared to uncooled solar generators.
  • the object of the invention is to provide a method for producing solar generators in a frameless design for, in particular, non-planar regular or irregular surfaces of mobile or stationary objects, which allow aesthetic, arbitrarily designed shapes, self-supporting and are surface stable, allow the optimal photovoltaic utilization of the daylight supply, both separately and including its thermal components, a light object surface (outer skin) as well as a light object design of the solar generator-bearing objects, the elimination of the previous frame construction, necessary edging and Special support and massive support structures allow the thermal component of daylight to be used despite the use of the thermal component and to allow the method to be used in the manufacture of hybrid solar collectors.
  • a transparent, curable resin placed in a mold with a smoothed surface.
  • This hardened resin thinly covers the solar cell modules laid out and resin-coated thereon as a covering resin.
  • the resin applied thereon already embeds the solar cell modules in the covering resin and, after curing, connects them to one another, as a result of which the encapsulation takes place.
  • a layer of this resin applied afterwards binds the cover resin layer with the cast-in solar cell modules with its underside and a glass fiber-reinforced synthetic resin laminate which is also applied.
  • the glass fiber reinforced synthetic resin laminate is sealed on the outside with a seal (final order).
  • the solar generators are then removed from the mold in a known manner.
  • Synthetic resin laminate is understood to mean glass fibers impregnated with synthetic resin, which can be stacked binder mats, fabrics, glass silk, etc.
  • a transparent, curable resin is introduced into a mold with a smoothed surface.
  • This hardened resin covers the solar cell modules which have been laid out and wired thereon as resin.
  • the resin applied thereon then embeds the solar cell modules and, after curing, connects them to one another.
  • a layer of this resin applied afterwards binds the resin layer with the cast-in solar cell modules with a part of the glass fiber reinforced synthetic resin laminate.
  • a cavity with at least two or more access ports is formed in the glass fiber reinforced synthetic resin laminate.
  • the cavity is formed, for example, with a nub-like insert that supports it. Another part of glass fiber reinforced synthetic resin laminate is then resin-coated.
  • this third variant uses this method of hybrid collector production in such a way that the heat transfer medium register in the glass fiber-reinforced synthetic resin laminate as a cavity with at least two or more access ports is formed.
  • a spacer from the edge creating a nub-like support insert and opposite in the edge and penetrating each one is provided with an access connection from the further part of glass-fiber reinforced synthetic resin laminate across the surface by means of resin punctually and edge-connected.
  • the method is applied according to one of the preceding methods in such a way that the hybrid collector is formed in its heat-absorbing part in the glass fiber-reinforced synthetic resin laminate by forming a cavity at a distance from an edge by means of resin with an insert that supports it in a pimple-like manner.
  • the cavity in the edge position lying opposite and penetrating each with an access piece each of the glass fiber-reinforced synthetic resin laminate applied over the surface is punctually and edge-sealed by means of resin, an insulating plate and then a reflecting film applied by resin application and then another part of glass fiber reinforced synthetic resin laminate is resinated.
  • the glass fiber reinforced synthetic resin laminate is sealed on the outside with a seal (final order).
  • the solar generators are then removed from the mold in a known manner.
  • Fig. 3 the layer structure of a solar generator for electricity
  • the solar generator section produced according to the method without cooling, according to drawing figure 1, consists of transparent resin 1 which wraps over, between and below the solar cell modules 2 contained in housing units only in the covering resin.
  • the drawing shows the thin outer skin of the light object version carrying the solar cell module, which becomes a solar generator when it is resin-bonded.
  • the solar cell modules 2 are networked with one another in series or parallel connection and connected with the transparent resin 1 to form the synthetic resin laminate 3 underneath.
  • the glass fiber reinforced synthetic resin laminate forms the backing.
  • the synthetic resin laminate 3 is in turn provided with a seal 4 on the underside.
  • the solar cell modules 2 are integrated into the supporting surface of the objects. While the first example of manufacturing If an object contains an object for the production of the electrical energy from the solar daylight supply, this invention, in its further development, should lead to objects for the complete use of the thermal energy contained in the solar energy.
  • transparent resin 1 is applied in a form of a predetermined choice to form the future outer skin.
  • the solar cell modules 2 are laid out and wired, oriented according to the angle of incidence expected in the application.
  • transparent resin 1 is again introduced until the commercially available solar cell modules 2 contained in housing units are completely covered.
  • the next step is a laminate structure made of glass fiber layers with synthetic resin that is dependent on the static specifications.
  • glass fiber reinforced synthetic resin laminate 3 a cavity 5 with at least two access ports 6 is formed by resin, e.g. a ⁇ oppe ⁇ -like supporting insert 7, formed.
  • the remaining part of the glass fiber reinforced synthetic resin laminate 3 is applied directly to the cavity 5.
  • This synthetic resin laminate then represents the load-bearing component in connection with the heat transfer medium register designed by the cavity.
  • the glass fiber reinforced synthetic resin laminate (3) is provided with a seal 4 on the outside and the solar generators are then removed from the mold in a known manner .
  • the drawing figures 3 and 4 show a solar generator cutout produced according to the method and a cut-open double collector which, as an isolated hybrid collector, is suitable for both the photovoltaic and the thermal use of solar energy.
  • the photovoltaic upper part consists of the transparent resin 1, which, above, between and below the solar cell modules 2 contained in housing units, envelops them solely in the covering resin.
  • the solar cell modules 2 are networked with one another in series or parallel connection and mixed with the transparent resin 1 to form the synthetic resin laminate 3 underneath. bunde ⁇ .
  • the glass fiber reinforced synthetic resin laminate 3 forms the carrier layer in which a cavity 5 is formed. This cavity 5 has at least two access ports 6, which results in a heat transfer medium register for the circulating liquid.
  • the subsequent applied further glass fiber reinforced synthetic resin laminate 3 envelops the cavity and the synthetic resin laminate 3 is in turn provided with the sealing 4 on the underside.
  • These access supports 6 are interconnected with access supports of the subsequent heat transfer medium register.
  • the drawings 2 to 4 show the weather-resistant, light outer skin of the objects carrying the hybrid collector, which is built up by resin-bonding to the hybrid collector.
  • the cavity 5 according to FIG. 2 is formed in the glass fiber reinforced synthetic resin laminate 3 using a nub-like supporting insert 7.
  • the underside of the cavity 5 is resin-coated with an insulating plate 8 and a heat-reflecting film 9 and is encased by the subsequent glass fiber-reinforced synthetic resin laminate 3.
  • the glass fiber reinforced synthetic resin laminate (3) is provided with a seal 4 on the outside and the solar generators are then removed from the mold in a known manner.
  • the shape is only used to achieve the integration of the solar cell modules into the outer skin of the objects, when encapsulated solely in the covering resin that forms the object surface of the solar generator, and to achieve the creation of the hybrid collector.
  • the collector for the thermal part of solar energy is the weatherproof hybrid collector for direct roofing or surface cladding.
  • a water-antifreeze mixture or an oil is provided as the heat transfer medium as the circulating liquid.
  • the registers are tightly connected horizontally or vertically to one another in series and parallel to a line system, and the circulating liquid is fed to a collecting container in a temperature-controlled manner under pump pressure.
  • a heat pump takes over the heat energy to increase the temperature in a one- or multi-stage, second storage system operated with water, so that the consumer appropriately tempered service water from a boiler is available.
  • the heat pump is fed by the electrical energy that is now stored in accumulators and is generated by the solar cells.
  • the heat transfer medium reduced by its heat content, is again supplied to the hybrid collectors by the circulation pump as a circulating liquid. In this way, preheated hot water is available for the extraction of hot process water.
  • a Glysanti ⁇ -water mixture can be used as the heat transfer medium.
  • the hybrid collectors can be elastically connected to one another by silicone resins.
  • a hybrid collector is understood to mean a double collector which is suitable for both photovoltaic and thermal solar energy generation and use.
  • transparent resin 1 is applied in a form of a predetermined choice to form the future outer skin.
  • solar cell modules 2, oriented according to the expected angle of incidence expected in the application are laid out and wired.
  • transparent resin 1 is again introduced until the commercially available solar cell modules 2 contained in housing units are completely covered.
  • This synthetic resin laminate 3 then represents the load-bearing component with the non-flat, regular or irregular surfaces of mobile or stationary objects and is provided with a seal 4 on the inside. After removal from the mold, the entire outer skin is polished over the solar cell modules 2 in order to achieve an optimal function for the incidence of light.
  • the shape is only used to achieve the integration of the solar cell modules into the outer skin of the objects, in the case of encapsulation alone in the covering resin that forms the object surface of the solar generator.
  • Different resins 1 can be used in the different layers depending on the load requirement.
  • Advantages of the invention are that the solar cell modules for photovoltaic use are integrated into the thin outer skin of the objects, alone in the covering resin.
  • the solar generator forms the outer skin of the objects.
  • the objects of the solar devices generated by this method can be mobile or non-stationary. As obvious applications, roof surfaces and exterior walls of mobile homes, exterior and deck surfaces of boat hulls, parking ticket machines, for illuminating advertising and display cabinets and illuminated signpost boxes are to be mentioned only in the photovoltaic area.
  • the hybrid collectors have a high Fe- stability, are highly efficient, have a long service life, have low heat losses and are reliable and require little maintenance. Further advantages of the method and the use are that they replace the usual roof coverings and save roof underlay. They also form a roof insulation and save the usual roof insulation panels. They themselves represent the facade cladding.
  • the hybrid collectors can be regenerated. They use renewable energies and are therefore environmentally friendly. With this method, production can be carried out more quickly and cost-effectively, the products have optical advantages, meet higher design and aesthetic requirements, and there are considerable weight reductions.
  • Transparent resin solar cell modules glass fiber reinforced synthetic resin laminate sealing cavity access nozzle nub-like support insert insulating plate reflective film

Abstract

Nach dem Verfahren zur Herstellung von Solargeneratoren und dessen Anwendung bei der Herstellung eines Hybridkollektors werden in eine Form auf dünnem, transparentem, aushärtbarem Harz (1) Solarzellenmodule (2) wahlfrei verschalten ausgelegt und allseitig in diesem Harz (1) voll bedeckt, bereits im Deckharz eingebettet und danach mit dem aushärtbaren Harz (1) zu einem Teil glasfaserverstärkten Kunstharzlaminat (3) verbunden, im glasfaserverstärkten Kunstharzlaminat (3) wird ein Hohlraum (5) z.B. durch eine noppenartig abstützende Einlage (7) mit Zugangsstutzen (6) für eine Flüssigkeit ausgebildet, anschliessend eine Isolierplatte (8) und eine reflektierende Folie (9) angeharzt sowie das glasfaserverstärkte Kunstharzlaminat (3) auf der Aussenseite mit einer Versiegelung (4) versehen und der Hybridkollektor entformt.

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON PHOTOVOLTAISCHEN GENERATOREN UND VON
HYBRIDKOLLEKTOREN
Verfahren zur Herstellung von Solargeneratoreπ zur photo- voltaischen und von Hybridkollektoreπ zur gekoppelten elek¬ trischen und thermischen Energiegewinπuπg
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Solargeneratoreπ zur photovoltaischen und von Hybridkol¬ lektoreπ zur gekoppelten elektrischen und thermischen Eπ- ergiegewinnung in Form von regelmäßigen oder unregelmäßi¬ gen Oberflächen mobiler oder stationärer Objekte, wobei in Reihen- und/oder Parallelschaltung miteinander verbundene, gerichtet angeordnete, in Harz eingebettete Solarzellen¬ module eine rückseitige Trägerschicht aus glasfaserver¬ stärktem Kunstharzlaminat aufweisen. Zudem sind unter Anwendung dieser Verfahrens hergestellte Hybridkollekto¬ ren zur gekoppelten elektrischen und thermischen Energie- gewiπnung Inhalt dieser Erfindung.
STAND DER TECHNIK
Bekannt sind Verfahren zur Herstellung von flächigen, ebene Solargeneratoreπ, bei denen die Solarzelleπmodule in Reihen¬ oder Gruppeπschaltuπg mechanisch untereinander verbunden und durch aufwendige Rahmenkonstruktionen mechanisch zusammenmon- tiert sind. Die Solarzellenmodule sind bei dieser Bauweise von stabilen Glasscheiben abgedeckt, die deren Verschmutzung verhindern und eine leichte Reinigung gestatten. In dieser Rahmenbauweise werden die Solargeneratoreπ auf das Objekt über bestimmte stabile Moπtagepuπkte montiert, z.B. auf Dächern oder zusammen mit Parkscheinautomaten. Diese Mon- tagepuπkte verlangen eine massive Ausführung des tragenden Objekts und eine Verstärkung der Tragkonstruktioπeπ oder der Oberfläche des Objektes, weil diese Solargeneratoreπ von schwerer Bauweise sind.
So entfallen bei dieser kompakten Bauweise 6,1 kg Gesamtmas¬ se anteilig auf jeden verbauten Solarzelleπmodul , obwohl ein Solarzellenmodul im uπeingebauten Zustand nur 0,6 kg wiegt. Diese ebenflächige Rahmeπbauweise läßt eine optimale Träger¬ flächenausnutzung auf den Trägerobjekten nicht zu, da die Solargeneratoren nur in bestimmten symmetrischen Abmessungen zu haben sind. Solargeπeratoren haben bedingt durch die Rah¬ menbauweise und die plane Ausrichtung auf den Energiebedarf der projektierten Verbraucher auslegbare Leistungskapazitä¬ ten. Das Herstellungsverfahren ist aterial- und zeitaufwen¬ dig. Diese Solargeneratoren wirken in Ihrer Anwendung ästhe¬ tisch oft störend und formgestaltungswidrig. Nach der EP 0 002 816 AI werden in einem Spritzgußverfahren als erste Schicht Acrylformen hergestellt, welche an ihrer Innenseite Vertiefungen zur Aufnahme je einer Solarzelle auf¬ weisen. Auf die Innenseite der ersten Schicht werden zunächst flüssiger Kunststoff für eine zweite Schicht aufgebracht und sodann die Solarzellen in den noch nicht festen Kunststoff eingedrückt. Es entstehen zwei dicke Werkstoffschichten über der Solarzelleπmoduloberflache . Mit diesem Acrylformenverguß, der als Halbzeug im Solarzellengenerator verbleibt, kann man einen leichten Witterungsschutz oder gar eine Unterbringung in der dünnen Außenhaut solarzelleπtragender leichter Objekte nicht erreichen.
Aus der DE-OS 24 45 642 ist bekannt, für die Einhüllung von So¬ larzellen auf deren Unter- und Oberseite einen einzigen Werk¬ stoff zu verwenden, um Wärmeausdehπungsprobleme , also thermo- mechaπische Belastungen, zu lösen. Als geeignete Werkstoffe kommen Polyesterharz, Acrylharz, polymeres Acrylpolyester und Epoxidharz mit oder ohne Glasfaserverstärkung in Frage. Die allseitige Einhüllung der Solarzellen in Laminat bringt jedoch dann, wenn es noch Tragfunktionen zu übernehmen hat, große Ver¬ luste der Lichtintensität , Minderung der Leistungsaufnahme, ei¬ nen Mehraufwand an Solarzellen und Installationsflache mit sich Mehrfach-Lichtbrechungen treten ein. Die Unterbringungsmöglich¬ keit von Solarzellenmodulen in einer Außenhaut der Objekte oder die Bildung leichter tragender Flächen der Objekte durch die¬ sen Solargeπerator selbst erscheint damit nicht realisierbar. Aus der US 4 116 207 ist ein Solargenerator bekannt, bei dem auf einer rückseitigen Trägerschicht aus glasfaserverstärktem Kunstharzlaminat in Siliconharz eingebettete Solarzellenmodu¬ le angeordnet sind. Beim Herstellungsverfahren wird die Trä¬ gerschicht unbedingt zur Verbesserung der Haftung an der Ober¬ fläche aufgerauht, worauf das Siliconharz aufgeklebt wird, wo¬ mit befürchtete Schichtablöseerscheinungen bei dieser Material¬ verschiedenheit vermieden werden sollen. Eine Einbettung der Solarzellenmodule bereits in einem dünnen Deckharz erscheint damit nicht möglich.
Die vorgeschlagenen Lösungen nutzen zudem das anfallende Tages- lichtaπgebot der Sonnenenergie dahingehend ungenügend aus, indem sie die über den Tag wirksamen Wärmeeinstrahlungen nicht verwer¬ ten können. Hinzu kommt, daß der photovoltaische Wirkungsgrad gegenüber ungekühlten Solargeneratoren verbessert werden kann.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Solargeneratoren in rahmenloser Bauweise für -insbeson¬ dere nicht ebene- regelmäßige oder unregelmäßige Oberflä¬ chen mobiler oder stationärer Objekte zu schaffen, die äs¬ thetische, beliebig gestaltete Formen zulassen, selbsttra¬ gend und oberflächenstabil ausführbar sind, die optimale photovoltaische Ausnutzung des Tageslichtangebotes, sowohl separat, als auch einschließlich seiner thermischen Kompo¬ nente zulassen, eine leichte Objektoberfläche (Außenhaut) sowie eine leichte Objektausführung der solargeneratortra- genden Objekte, den Wegfall der bisherigen Rahmenbauweise, notwendiger Einfaß- und besonderer Stütz- sowie massiver Tragkonstruktioπen trotz Nutzung auch der thermischen Kom¬ ponente des Tageslichts und die Anwendung des Verfahrens bei der Herstellung zu Hybrid - Solarkollektoren gestatten.
Die Aufgabe wird mit den Mitteln nach den Merkmalen des An¬ spruches gelöst. Erfindungsgemäß wird ein transparentes, aus- härtbares Harz in eine Form mit einer geglätteten Oberfläche eingebracht. Dieses ausgehärtete Harz deckt die nach Anharzen da¬ rauf ausgelegten und verdrahteten Solarzellenmodule als Deckharz dünn ab. Das darauf ausgebrachte Harz bettet die Solarzellenmo¬ dule anschließend bereits im Deckharz ein und verbindet sie nach Aushärtung untereinander, wodurch die Eiπkapselung erfolgt. Eine danach aufgetragene Schicht dieses Harzes bindet die Deck¬ harzschicht mit den eingegossenen Solarzelleπmodulen mit ihrer Unterseite und ein weiterhin aufgebrachtes glasfaserverstärktes Kuπstharzlamina . Das glasfaserverstärkte Kunstharzlaminat wird auf der Außenseite mit einer Versiegelung abgeschlossen (Ab¬ schlußauftrag). Zum Schluß werden die Solargeneratoren dann auf eine bekannte Weise der Form entnommen. Unter Kunstharzlaminat versteht man mit Kunstharz getränkte Glasfasern, dies können Stapelbindermatten, Gewebe, Glasseide usw. sein.
Nach einer zweiten Variante zur Nutzung auch der thermischen Komponente des Tageslichtes wird ein transparentes, aushärt¬ bares Harz in eine Form mit einer geglätteten Oberfläche ein¬ gebracht. Dieses ausgehärtete Harz deckt die nach Anharzen da¬ rauf ausgelegten und verdrahteten Solarzelleπmodule als Deck¬ harz ab. Das darauf ausgebrachte Harz bettet die Solarzellenmo¬ dule anschließend ein und verbindet sie nach Aushärtung unter¬ einander. Eine danach aufgetragene Schicht dieses Harzes bindet die Harzschicht mit den eingegossenen Solarzellenmodulen mit einem Teil des glasfaserverstärkten Kunstharzlaminats . Nach die¬ ser Variante zur Nutzung der photovoltaischen und thermischen Komponente des Tageslichtes wird in dem glasfaserverstärkten Kunstharzlaminat ein Hohlraum mit mindestens zwei oder mehre¬ ren Zugangstutzen ausgeformt. Dabei wird der Hohlraum z.B. mit einer ihn abstützenden πoppenartigen Einlage gebildet. An¬ schließend wird ein weiterer Teil glasfaserverstärkten Kunst¬ harzlaminats angeharzt. Das glasfaserverstärkte Kunstharzla- minat wird auf der Außenseite mit einer Versiegelung abge¬ schlossen und die Solargeneratoren werden dann auf eine be¬ kannte Weise der Form entnommen. Nachdem, analog der zweiten vorstehend beschriebenen Variante, der photovoltaische Teil des Solargenerators erstellt ist, wird bei dieser dritten Variante nach diesem Verfahren der Hybrid¬ kollektorherstellung so vorgegangen, daß das Wärmeträgermittel¬ register in dem glasfaserverstärkten Kunstharzlaminat als ein Hohlraum mit mindestens zwei oder mehreren Zugangsstutzen aus¬ geformt wird. Darin wird mit Abstand zum Rand eine den Hohlraum schaffende, noppenartig abstützende Einlage sowie in der Randla¬ ge gegenüberliegend und diese durchdringend je ein Zugangstutzen von dem weiteren Teil aufgebrachten glasfaserverstärkten Kunst- harzlamiπats über die Fläche durch Anharzen puπktuell- und rand¬ verbunden geschaffen. Darauf wird eine Isolierplatte und an¬ schließend eine reflektierende Folie durch Anharzen aufgebracht und abschließend ein weiterer Teil glasfaserverstärkten Kuπst- harzlamiπats aufgetragen. Das glasfaserverstärkte Kunstharzlami- πat wird auf der Außenseite mit einer Versiegelung abgeschlossen und die Solargeneratoren werden dann auf eine bekannte Weise der Form entnommen.
Die Anwendung des Verfahrens erfolgt nach einem der vorstehenden Verfahren in der Weise, daß der Hybridkollektor in seinem wär- meerfasseπden Teil im glasfaserverstärkten Kuπstharzlamiπat aus¬ gebildet ist, indem mit Abstand zum einem Rand ein Hohlraum durch Anharzen mit einer ihn πoppenartig abstützenden Einlage gebildet wird, der Hohlraum in der Randlage gegenüberliegend und diese durchdringend mit je einem Zugangstutzen versehen von dem weiteren Teil aufgebrachten glasfaserverstärkten Kunstharz- lamiπats über die Fläche durch Anharzen punktuell- und randver- buπden abgeschlossen ist, darauf eine Isolierplatte und anschlie¬ ßend eine reflektierende Folie durch Anharzen aufgebracht wird und danach ein weiterer Teil glasfaserverstärkten Kuπstharzlami- πats aπgeharzt wird. Das glasfaserverstärkte Kunstharzlaminat wird auf der Außenseite mit einer Versiegelung abgeschlossen (Abschlußauftrag). Zum Schluß werden die Solargeneratoreπ dann auf eine bekannte Weise der Form entnommen. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen in
Fig.l: zeigt ein nach dem Verfahren hergestellten Solargeπera- torausschnitt ohne Kühlung,
Fig.2: einen Schnitt durch den Schichtenaufbau eines Solargene¬ rators zur Strom-Wärmenutzuπg mit dem im glasfaserver¬ stärkten Kunstharzlaminat geschaffenen Hohlraum aus vor¬ wiegend einem Material,
Fig.3: den Schichtenaufbau eines Solargenerators zur Strom-
Wärmeπutzung bei dem der im glasfaserverstärkten Kunst¬ harzlaminat geschaffenen Hohlraum zusätzlich eine Isolie¬ rung besitzt und
Fig.4: den Aufbau eines unter Verwendung des Verfahrens nach dem Hauptpateπt oder den Ansprüchen 1 oder 2 hergestellten Hybridkollektors zur Strom-Wärmenutzung, ausgebildet für die Verwendung als Dachplatte oder als Flächenverkleidung,
Die Ausführuπgsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand mehrerer Zeichnungen, die die Folge der Arbeitsschritte am Schichtenaufbau erkennen läßt, näher beschrieben. Der nach dem Verfahren hergestellten Solargeneratorausschπitt ohne Küh-lung, nach Zeichnungsfigur 1, besteht aus transparentem Harz 1, das über, zwischen und unter den in Gehäuseeiπheiten gefaßten Solar¬ zellenmodule 2 diese allein im Deckharz umhüllt. Die Zeichnung stellt die dünne Außenhaut der den Solarzellenmodul tragenden leichten Objektausführung dar, die durch Anharzen zum Solarge¬ nerator wird. Die Solarzellenmodule 2 sind je nach Wahl in Rei¬ hen- oder Parallelschaltung untereinander vernetzt und mit dem transparentem Harz 1 zu dem darunterliegenden Kunstharzlaminat 3 verbunden. Das glasfaserverstärkte Kunstharzlaminat bildet die Trägerschicht. Das Kunstharzlaminat 3 ist wiederum auf der Unter¬ seite mit einer Versiegelung 4 versehen. Bei diesem Verfahren werden die Solarzellenmodule 2 in die tragenden Fläche der Ob¬ jekte integriert. Während das erste Beispiel des Herstelluπgs- Verfahrens ein Objekt für die Gewinnung der elektrischen Energie aus dem solaren Tageslichtangebot beinhaltet, soll diese Erfin¬ dung in ihrer Weiterentwicklung zu Objekten für die vollständige Nutzung der in der Solarenergie auch enthaltenen thermischen Energie führen.
Bei dem Verfahren zur Herstellung der Solargeneratoren nach der Figur 2 wird transparentes Harz 1 in eine Form vorbestimm¬ ter Wahl zur Bildung der künftigen Außenhaut aufgetragen. Nach dem Anharzen des erhärteten Harzes 1 werden die Solarzelleπmodu- le 2, gerichtet nach dem im Anwenduπgsfall erwarteten Soπneπein- fallswinkel ausgelegt und verdrahtet. Anschließend wird erneut transparentes Harz 1 eingetragen, bis die in Gehäuseeinheiten gefaßten handelsüblichen Solarzellenmodule 2 vollständig be¬ deckt sind. Als nächster Schritt folgt ein von den statischen Vorgaben abhängiger Laminataufbau aus Glasfaserschichten mit Kunstharz durch Anharzen. In diesem ersten Teil glasfaserver¬ stärkten Kunstharzlaminat 3 wird ein Hohlraum 5 mit mindestens zwei Zugangstutzen 6 durch Anharzen, z.B. einer πoppeπartig ab¬ stützende Einlage 7, ausgebildet.
Nach der Figur 2 wird auf den Hohlraum 5 unmittelbar der rest¬ liche Teil des glasfaserverstärkten Kunstharzlaminat 3 aufge¬ bracht. Dieses Kunstharzlaminat stellt dann das tragende Bauteil in Verbindung mit dem vom Hohlraum gestalteten Wärmeträgermittel¬ register dar. Das glasfaserverstärkte Kunstharzlaminat (3) wird auf der Außenseite mit einer Versiegelung 4 versehen und die So¬ largeneratoreπ werden dann auf eine bekannte Weise der Form ent¬ nommen .
Die Zeichπuπgsfiguren 3 und 4 zeigen ein nach dem Verfahren her¬ gestellten Solargeπeratorausschnitt und einen aufgeschnittenen Doppelkollektor, der als isolierter Hybridkollektor sowohl für die photovoltaische als auch die thermische Soππenenergienutzung geeignet ist. Das photovoltaische obere Teil besteht aus dem transparenten Harz 1, das über, zwischen und unter den in Gehäu¬ seeinheiten gefaßten Solarzellenmodule 2 diese allein im Deckharz umhüllt. Die Solarzelleπmodule 2 sind je nach Wahl in Reihen¬ oder Parallelschaltung untereinander vernetzt und mit dem trans¬ parenten Harz 1 zu dem darunterliegenden Kunstharzlaminat 3 ver- bundeπ. Das glasfaserverstärkte Kunstharzlaminat 3 bildet die Trägerschicht, in der ein Holraum 5 ausgeformt wird. Dieser Hohl¬ raum 5 besitzt mindestens zwei Zugaπgstutzeπ 6, wodurch dieser ein Wärmeträgermittelregister für die zirkulierende Flüssigkeit ergibt. Das darauffolgende aufgebrachte weitere glasfaserver¬ stärkte Kunstharzlaminat 3 hüllt den Hohlraum ein und das Kunst¬ harzlaminat 3 ist wiederum auf der Unterseite mit der Versiege¬ lung 4 versehen. Diese Zugangstutzeπ 6 werden mit Zugangstutzeπ der sich anschließenden Wärmeträgermittelregister verschalten.
Die Zeichnungen 2 bis 4 stellen die witterungsbeständige leichte Außenhaut der den Hybridkollektor tragenden Objekte dar, die durch Anharzen zum Hybridkollektor aufgebaut wird. Der Hohlraum 5 nach Figur 2 wird im glasfaserverstärkten Kunstharzlaminat 3 unter Ver¬ wendung einer noppeπartig abstützenden Einlage 7 gebildet. Zudem ist die Unterseite des Hohlraumes 5 mit einer Isolierplatte 8 und einer die Wärme reflektierenden Folie 9 aπgeharzt und vom nachfol¬ genden glasfaserverstärkten Kunstharzlaminat 3 eingehüllt. Das glasfaserverstärkte Kunstharzlaminat (3) wird auf der Außenseite mit einer Versiegelung 4 versehen und die Solargeneratoren werden dann auf eine bekannte Weise der Form entnommen. Die Form wird nur genutzt, um die Iπtegrieruπg der Solarzelleπmodule in die Außenhaut der Objekte, bei Einkapselung allein im Deckharz, daß die Objektoberfläche des Solargenerators bildet, und das Erstel¬ len des Hybridkollektors zu erreichen.
Die Verwertung des Wärmeenergiegehaltes erfolgt mit den Mitteln des Standes der Technik. Der Sammler für den thermischen Teil der Sonnenenergie ist der wetterfeste Hybridkollektor für die direkte Dacheiπdeckung bzw. Flächenverkleiduπg . Für die Wärmenutzuπg wird als zirkulierende Flüssigkeit ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch oder ein Öl als Wärmeträgermittel vorgesehen. Die Register werden rohrleituπgsseitig horizontal oder vertikal miteinander in Reihe und parallel zu einem Leitungssystem dicht verbunden und die zir¬ kulierende Flüssigkeit temperaturgesteuert unter Pumpendruck ei¬ nem Sammelbehälter zugeführt. Dort übernimmt aus einem Wärmeüber¬ trager eine Wärmepumpe die Wärmeeπergieeπtπahme zur Temperatur¬ erhöhung in einem ein- oder mehrstufigen, zweiten mit Wasser be¬ triebenen Speichersystem vor, wodurch damit dem Verbraucher eπt- sprechend temperiertes Brauchwasser aus einem Boiler zur Verfü¬ gung steht. Die Wärmepumpe wir dabei von der inzwischen in Akku¬ mulatoren gespeicherte Elektroenergie, die von den Solarzellen erzeugt wird, gespeist. Das um seinen Wärmeinhalt reduzierte Wär¬ meträgermittel wird von der Umlaufpumpe erneut als zirkulierende Flüssigkeit den Hybridkollektoren zugeführt. Auf diese Weise steht für die Entnahme von warmen Brauchwasser genügen vorgewärm¬ tes Warmwasser zur Verfügung. Als Wärmeträgermittel kann ein Glysantiπ-Wassergemisch Verwendung finden. Die Hybridkollektoren können durch Silikonharze miteinander elastisch verbunden werden, Unter einem Hybridkollektor wird ein Doppelkollektor verstanden, der sowohl für die photovoltaische als auch die thermische Soπ- neπenergiegewinnung und -nutzung geeignet ist.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Bei dem Verfahren zur Herstellung der Solargeneratoren wird transparentes Harz 1 in eine Form vorbestimmter Wahl zur Bil¬ dung der künftigen Außenhaut aufgetragen. Nach dem Anharzen des erhärteten Harzes 1 werden Solarzelleπmodule 2, gerichtet nach dem im Anwendungsfall erwarteten Soπneneiπfallswinkel , ausge¬ legt und verdrahtet. Anschließend wird erneut transparentes Harz 1 eingetragen, bis die in Gehäuseeiπheiteπ gefaßten handelsübli¬ chen Solarzellenmodule 2 vollständig bedeckt sind. Als nächster Schritt folgt ein von den statischen Vorgaben abhängiger Laminat¬ aufbau aus Glasfaserschichten mit Kunstharz. Dieses Kunstharzla¬ minat 3 stellt dann das tragende Bauteil mit den nicht ebenen, regelmäßigen oder unregelmäßigen Oberflächen von mobilen oder stationären Objekten dar und wird mit einer Versiegelung 4 an der Innenseite versehen. Nach dem Entformen wird die gesamte Au¬ ßenhaut über den Solarzelleπmoduleπ 2 poliert, um eine optimale Funktion für den Lichteinfall zu erreichen.
Die Form wird nur genutzt, um die Integrierung der Solarzellen¬ module in die Außenhaut der Objekte, bei Einkapseluπg allein im Deckharz, daß die Objektoberfläche des Solargenerators bildet, zu erreichen. In den verschiedenen Schichten könne unterschiedliche Harze 1 je nach Belastungsanforderung angewendet werden. Vorteile der Erfindung sind, daß die Solarzellenmodule für die photovoltaische Nutzung in die dünne Außenhaut der Objekte, al¬ lein in dem Deckharz integriert sind. Der Solargeπerator bildet die Außenhaut der Objekte.
Diese Solargeπeratoren weisen eine hohe Beständigkeit gegen säurenenthaltende Umwelteinflüsse, z.B. auch gegen Meerwas¬ ser, sauren Regen usw., auf. Glasfaserverstärktes Kunstharz¬ laminat ist stabiler als Glas, welches keine hohen mechani¬ schen Belastungen verträgt. Mit dem Formenfertiguπgsverfah- ren konnten Lichteinfallsverbesseruπgen, eine Verbesserung der Leistungsaufnahme und der Tragefunktioπ des Solargenera¬ tors und für die Objekte, in die das Solarzellenmodul inte¬ griert ist, erreicht werden.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die Objekte der nach diesem Verfahren erzeugten Solargeπera- toreπ können mobil oder ortsunveränderlich sein. Als nahe¬ liegende Anwendungsf lle sind Dachflächen und Außenwände von Wohnmobilen, Außen- und Decksflächen von Bootskörpern, Park¬ scheinautomaten, zur Beleuchtung von Reklame- und Schauvitri¬ nen sowie beleuchtbaren Wegweiserkästen allein im photovoltai- scheπ Bereich zu nennen.
Mit diesem Verfahren können Flächenteile mit unregelmäßigem Verlauf mit Solarzellenmodulen ausgelegt und damit in frei wählbarer Formenvielfalt zur Erzieluπg hoher Leistungskapazi¬ täten effizient genutzt werden. Auch die Vorfertigung der So¬ largeneratoren in Segmenten und das anschließende Vergießen mit Harz zu einem Monolithen bietet sich an. Eine optimale Ausnutzung der sich über den Tag ändernden verschiedenen Soπ- neneinfallswiπkel und sogar die Streulichtnutzung ist möglich.
Mit diesem Hybridkollektor wird gleichzeitig der photovoltai¬ sche Teil des Solargenerators während des Umpumpeπs der zirku¬ lierenden Flüssigkeit gekühlt, was zu einer Erhöhung seines Wir¬ kungsgrades führt. Die Hybridkollektoreπ besitzen eine hohe Fe- stigkeit, sind von hohem Wirkungsgrad, langer Lebensdauer, haben geringe Wärmeverluste und sind Funktionssicher und Wartungsarm. Weitere Vorteile des Verfahrens und der Verwendung sind, sie er¬ setzen die üblichen Dacheindeckungen und ersparen Dachunterspann- bahπen. Sie bilden zugleich eine Dachraumisolieruπg und ersparen die üblichen Dachdämmplatten. Sie stellen selbst die Fassaden¬ verkleidung dar. Die Hybridkollektoren sind regenerierbar. Sie nutzen regenerierbare Energien und sind damit umweltfreundlich. Mit diesem Verfahren ist die Herstellung schneller und kosten¬ günstiger zu realisieren, die Erzeugnisse besitzen optische Vorteile, genügen höheren gestalterisch - ästhetischen An¬ sprüchen und es ergeben sich beträchtliche Gewichtsminderungen.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
Transparenten Harz Solarzellenmodule glasfaserverstärkten Kunstharzlaminat Versiegelung Hohlraum Zugaπgstutzen Noppenartig abstützende Einlage Isolierplatte Re lektierenden Folie

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Herstellung von Solargeneratoreπ zur photo- voltaischen und von Hybridkollektoren zur gekoppelten elek¬ trischen und thermischen Energiegewinnuπg in Form von regelmäßigen oder unregelmäßigen Oberflächen mobiler oder stationärer Objekte, wobei in Reihen- und/oder Paral¬ lelschaltung miteinander verbundene, gerichtet angeordnete, in Harz eingebettete Solarzellenmodule eine rückseitige Trägerschicht aus glasfaserverstärktem Kunstharzlaminat aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
- daß ein transparentes, aushärtbares Harz (1) in eine Form mit einer geglätteten Oberfläche eingebracht wird, welche dann ausgehärtet die Solarzelleπmodule (2), nach Anharzen darauf ausgelegt und verdrahtet, als Deckharz dünn abdeckt,
- daß darauffolgend Harz (1) aufgebracht wird, welches die Solarzelleπmodule (2) anschließend bereits im Deckharz einbettet sowie nach Aushärtung untereinander verbindet, wodurch die Eiπkapseluπg erfolgt,
- daß eine weitere Schicht dieses Harzes (1) aufgetragen wird, welche mit ihrer Unterseite das Deckharz mit den ein¬ gegossenen Solarzellenmoduleπ (2) und ein weiterhin aufge¬ brachtes glasfaserverstärktes Kunstharzlaminat (3) bindet,
- daß das glasfaserverstärkte Kunstharzlaminat (3) auf der Außenseite mit einer Versiegelung (4) abgeschlossen wird und
- daß die Solargeneratoreπ dann auf eine bekannte Weise der Form entnommen werden.
2. Verfahren zur Herstellung von Solargeπeratoren zur photo- voltaischen und von Hybridkollektoren zur gekoppelten elek¬ trischen und thermischen Energiegewiππuπg in Form von regelmäßigen oder unregelmäßigen Oberflächen mobiler oder stationärer Objekte, wobei in Reihen- und/oder Paral¬ lelschaltung miteinander verbundene, gerichtet angeordne¬ te, in Harz eingebettete Solarzelleπmodule eine rückseiti¬ ge Trägerschicht aus glasfaserverstärktem Kunstharzlaminat aufweisen, dadurch gekennzeichnet, - daß ein transparentes, aushärtbares Harz (1) in eine Form mit einer geglätteten Oberfläche eingebracht wird, welche dann ausgehärtet die Solarzellenmodule (2), nach Anharzen darauf ausgelegt und verdrahtet, als Deckharz dünn abdeckt,
- daß darauffolgend Harz (1) aufgebracht wird, welches die Solarzelleπmodule (2) anschließend bereits im Deckharz einbettet sowie nach Aushärtung untereinander verbindet,
- daß eine weitere Schicht dieses Harzes (1) aufgetragen wird, welche mit ihrer Unterseite das Deckharz mit den eingegossenen Solarzelleπmodulen (2) und einen Teil ei¬ nes weiterhin aufgebrachten glasfaserverstärkten Kunst¬ harzlaminats (3) bindet, wodurch die Einkapselung erfolgt,
- daß in glasfaserverstärktem Kunstharzlaminat (3) ein Hohl¬ raum (5) mit mindest zwei Zugangstutzen (6) ausgeformt, durch Anharzen einer noppenartig abstützende Einlage (7), ausgebildet ist, und anschließend ein weiterer Teil glas¬ faserverstärkten Kunstharzlaminats (3) angeharzt ist,
- daß das glasfaserverstärkte Kunstharzlaminat (3) auf der Außenseite mit einer Versiegelung (4) abgeschlossen wird und
- daß die Solargeneratoreπ dann auf eine bekannte Weise der Form entnommen werden.
Verfahren zur Herstellung von Solargeπeratoreπ zur photo- voltaischen und von Hybridkollektoren zur gekoppelten elek¬ trischen und thermischen Energiegewinπung in Form von regelmäßigen oder unregelmäßigen Oberflächen mobiler oder stationärer Objekte, wobei in Reihen- und/oder Paral¬ lelschaltung miteinander verbundene, gerichtet angeordnete, in Harz eingebettete Solarzellenmodule eine rückseitige Trägerschicht aus glas aserverstärktem Kunstharzlaminat aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
- daß ein transparentes, aushärtbares Harz (1) in eine Form mit einer geglätteten Oberfläche eingebracht wird, welche dann ausgehärtet die Solarzellenmodule (2), nach Anharzen darauf ausgelegt und verdrahtet, als Deckharz abdeckt,
- daß darauffolgend Harz (1) aufgebracht wird, welches die Solarzellenmodule (2) einbettet sowie nach Aushärtung untereinander verbindet,
- daß eine weitere Schicht dieses Harzes (1) aufgetragen wird, welche mit ihrer Unterseite das Deckharz mit den eingegossenen Solarzellenmodulen (2) und einen Teil eines weiterhin aufgebrachten glasfaserverstärkten Kunstharzla¬ minats (3) bindet,
- daß darin eine mit Abstand zum Rand einen Hohlraum (5) schaffende, noppeπartig abstützende Einlage (7) sowie in der Randlage gegenüberliegend und diese durchdringend je ein Zugangstutzen (6) von dem weiteren Teil aufgebrachten glasfaserverstärkten Kuπstharzlaminats (3) über die Fläche puπktuell- und raπdverbunden durch Anharzen abgeschlossen wird ,
- darauf eine Isolierplatte (8) und anschließend eine reflecktiereπde Folie (9) durch Anharzen aufgebracht wird und anschließend ein weiterer Teil glasfaserverstärkten Kuπstharzlaminats (3) aufgebracht wird,
- daß das glasfaserverstärkte Kunstharzlaminat (3) auf der Außenseite mit einer Versiegelung (4) abgeschlossen wird und
- daß die Solargeπeratoren dann auf eine bekannte Weise der Form entnommen werden.
Nach einem in den vorstehenden Ansprüchen genannten Verfah¬ ren zur Herstellung von Solargeπeratoren zur photovoltai- schen und von Hybridkollektoren zur gekoppelten elektrischen und thermischen Eπergiegewiπnuπg hergestellter Hybridkol¬ lektor in Form von regelmäßigen oder unregelmäßigen Oberflä¬ chen mobiler oder stationärer Objekte, wobei in Reihen- und/ oder Parallelschaltung miteinander verbundene, gerichtet an¬ geordnete, in Harz eingebettete Solarzellenmodule eine rück¬ seitige Trägerschicht aus glasfaserverstärktem Kunstharzla¬ minat aufweisen, und die Solargeneratoren dann auf bekannte Weise der Form entnommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Hybridkollektor in seinem wärmeerfassenden Teil im glasfaserverstärkten Kunstharzlaminat (3) ausgebildet ist, indem mit Abstand zum einem Rand ein Hohlraum (5) durch An¬ harzen mit einer ihn noppenartig abstützenden Einlage gebil¬ det wird, der Hohlraum (5) in der Randlage gegenüberliegend und diese durchdringend mit je einem Zugangstutzen (6) verse¬ hen von dem weiteren Teil aufgebrachten glasfaserverstärkten Kunstharzla inats (3) über die Fläche durch Anharzen punktu- ell- und randverbundeπ abgeschlossen ist, darauf eine Isolier¬ platte (8) und anschließend eine reflecktierende Folie (9) durch Anharzen aufgebracht ist und anschließend ein weiterer Teil glasfaserverstärkten Kunstharzlaminats (3) angeharzt ist und daß das glasfaserverstärkte Kunstharzlaminat (3) auf der Außenseite mit einer Versiegelung (4) abgeschlossen ist.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
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