WO2001041220A9 - Vorrichtung zur solarenergie- und wassergewinnung - Google Patents

Vorrichtung zur solarenergie- und wassergewinnung

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WO2001041220A9
WO2001041220A9 PCT/EP2000/012044 EP0012044W WO0141220A9 WO 2001041220 A9 WO2001041220 A9 WO 2001041220A9 EP 0012044 W EP0012044 W EP 0012044W WO 0141220 A9 WO0141220 A9 WO 0141220A9
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cooling
cooling device
module
connection
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Holger Lomparski
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Holger Lomparski
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40—Thermal components
    • H02S40/44—Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/052—Cooling means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. integrated Peltier elements for active cooling or heat sinks directly associated with the PV cells
    • H01L31/0521—Cooling means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. integrated Peltier elements for active cooling or heat sinks directly associated with the PV cells using a gaseous or a liquid coolant, e.g. air flow ventilation, water circulation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/60—Thermal-PV hybrids

Definitions

  • the invention relates to a device for solar energy and water production.
  • a corresponding device has become known, for example, from DE 34 12 584 A1.
  • a solar power plant is described in public, which consists of a plurality of module units made up of fields and made up of photovoltaic cells, which is arranged, for example, as a roof over a roadway following the roadway.
  • a large number of such surfaces can be set up on a surface in a grid-like arrangement, each on its own support structure, the individual surfaces being arranged like the fields of a shed roof, ie the envelope curve is a sawtooth line. If the sun shines essentially across the system, the fields can also be designed as a continuous roof surface in alignment with the sun.
  • the fields designed in this way also serve as protection against rainwater, which is particularly advantageous for the traffic routes underneath.
  • the object of the present invention is to provide an improved device for solar energy and water production.
  • the device according to the invention for solar energy and water production has clear advantages over conventional solutions.
  • at least one modular cooling device is also provided for the photovoltaic elements. This means that electrical energy generation and yield can be significantly increased. Warming up the photovoltaic elements results in reduced performance.
  • a modular thermal and / or solar collector is therefore provided, which is arranged below the modular photovoltaic element.
  • This thermal and solar collector is used for additional heat generation, which is ultimately brought about by heating the sun. Through the heat removal, however, cooling for the photovoltaic elements is implemented in order to increase their efficiency.
  • another or further cooling device can also be provided, for example a cooling device for the photovoltaic elements through which liquid and / or gaseous cooling media flow.
  • a space is preferably formed between the glass roof on the sunny side and the top of the photovoltaic elements.
  • Gaseous cooling medium for example air
  • the mode of operation of the flow of cooling air is preferably based on a type of “chimney effect”, which can be realized by including the corresponding modular energy and water extraction elements Inclination with respect to the horizontal. The heated warm air can then rise upwards and be removed by the heating, so that relatively cooler air automatically enters the throughflow channel from a lower inflow opening.
  • the aforementioned translucent plate or cover lying on the sun side leads to a light-intensifying effect, since the light which has been transmitted through the translucent cover and possibly reflected by the photovoltaic cells below it is reflected again. This leads to an increase in efficiency.
  • the translucent cover is provided with a sliding coating, which prevents contamination and ensures an additional water drain.
  • the solar or thermal collectors mentioned comprise at least one line, but preferably has a plurality of preferably integrated lines in order to derive the resulting thermal energy.
  • gaseous and liquid media can be used for thermal dissipation and thus for cooling the photovoltaic elements.
  • Modules are preferably used which comprise photovoltaic elements together with the solar or thermal collectors as a component that can be traded uniformly.
  • preference is also given to the above-mentioned, at a distance above the photovoltaic elements arranged (for example in the form of spacers) formed glass cover with part of such a module.
  • modules are provided with appropriate plug-in and / or screw connections from the outset, in order to easily assemble such units directly with one another.
  • connecting plug and / or connecting screw connections can be provided at the connection points.
  • separate lines can also be arranged at the connections. As a result, large areas can be assembled and networked into an overall system.
  • connection devices for the modules can include water collecting devices, comparable to gutters.
  • water drainage channels with covers made of corrugated gratings are preferably used, which can consist of the same material as the water channels.
  • the rainwater collected can be collected via the top of the modules, usually the translucent glass covers mentioned, directly via the connectable water drainage channels with the water-permeable corrugated gratings located above them, and can be discharged, for example, to water collection devices, water collection basins, pumping stations or the like.
  • the device according to the invention can be set up anywhere. It can preferably be used via public transport routes and roads, especially motorways, country roads but also rail routes.
  • solar energy can thus be used with high efficiency, since solar energy can be converted directly into electrical current.
  • This electrical current can be transported relatively easily via the lines provided. If necessary, the electricity can also be used at least directly for lighting systems or traffic control systems provided on site.
  • the solar energy is also used in a thermal way by the solar or thermal collectors used, since district heating can be made available by means of the heated medium flowing around.
  • the system can also be coupled to a heat pump.
  • the modules are suitable for collecting rainwater.
  • the streets, routes, public spaces etc. below are also protected from the weather.
  • Figure 1 is a schematic sketch in cross section with respect to a device for solar energy and water production over a road route;
  • Figure 2 is a schematic cross-sectional view through a modular solar energy and water production element;
  • Figure 3 is a schematic plan view of several assembled solar energy and water production modules
  • Figure 4 a connecting plug element as a lower limiting element with rainwater gutter
  • Figure 5 a corresponding overhead plug or. End element for the modular solar energy or water extraction elements.
  • an overland road 1 is shown, along which columns 3 are provided on both sides at intervals, over which roof-shaped supports 5, optionally spaced apart, are formed.
  • the modules 21, which will be explained below, can then be assembled and anchored on these supports, a roof 7 ultimately being formed at the same time by the top of the modules 21.
  • a corresponding module 23 thus comprises a modular photovoltaic element 25, which on its opposite module sides 27 and / or its module sides which are offset by 90 "to the left or to the right and has connections 29, in particular plug-in connections (if required, however, additionally or alternatively also with screw connections or
  • the plug connections are preferably plug-shaped on one connection side 27 and socket-shaped on the opposite connection side, in order to be able to cascade corresponding modules by plugging them together, that is to say they can be joined together to form larger functional units without any problems to be able to.
  • a cooling device 31 is provided for the photovoltaic elements 25, wherein in the exemplary embodiment shown the cooling device 31 comprises a thermal or solar collector element 33 located below the photovoltaic element 25, that is to say arranged away from the sun.
  • This has a throughflow device 35, in the form of, for example, one or more flow lines, which can be laid straight, meandering, looped or helical, from an inlet connection 29a to an outlet connection 30a.
  • the connections 29a and 30a can also be designed as plug connections, but if necessary also alternatively or additionally as screw connections or the like.
  • the cooling device 31 comprises a further cooling measure, namely one above the photovoltaic elements 25 provided further cooling device 36.
  • This is designed in the manner of a flow-through device 37 through which liquid and / or gaseous media can flow.
  • a flow of gaseous media in particular air
  • the flow-through device 37 consists of a spacing space 39 between the underside of the translucent cover plate 41 lying on the sun side and the top of the photovoltaic element 25 underneath.
  • a chimney effect results, with the result that it heats up the air or other coolant in the spacing space 39 attempts to climb it upward in the direction of the arrow 40 and in doing so sucks in cooler flow medium from the underside.
  • a connection or outlet 29b is preferably formed on the upper side and a connection or inlet 30b on the lower side, in order, for example, to allow the air to flow in there.
  • connections are again designed, for example, as pure plug connections, but can, if necessary, be supplemented or alternatively provided as screw connections or the like.
  • the photovoltaic element 25 is likewise provided with one or more plug connections, in particular electrical plug devices 29c and 30c, formed on the two opposite connection sides, in order to connect the photovoltaic element 25 with an adjacent one to plug together immediately and to be able to make electrical contact.
  • connections 29, 29a, 29b as well as connections 30, 30a, 30b are preferably provided lying in the same direction on the opposite connection sides, so that corresponding modules 23 are assembled only by plugging together to form large-area system groups can.
  • the modules do not necessarily have to have a rectangular shape, but can also be hexagonal, for example. Forms are therefore preferably used which can be combined to form large-area closed units and the realization of a cover 7 which is as closed as possible.
  • the translucent cover plate 41 is designed such that the sunlight reflected back by the photovoltaic element is reflected back on the underside, thus contributing to a high energy yield.
  • the translucent cover 41 can be provided with a corresponding coating, in particular a sliding coating 43.
  • the units provided in this way can be attached, for example, to a corresponding supporting structure 3, 5 using spacers, screws or the like attached and assembled.
  • End devices 47 which are preferably designed as end plug devices 47, can be connected to the edge regions, for example.
  • a connection to a laterally adjacent module is implemented at the points where no module is connected in the connection direction, insofar as this is necessary.
  • a closed coolant circuit can be produced to a next adjacent thermal or solar collector element 33 if a series connection is desired.
  • a connection to a next adjacent photovoltaic element can be realized via an electrical plug connection.
  • the same also applies in principle to the cooling device 31 located above in the manner of a flow-through channel, with only one outlet channel being provided here, in particular when using recirculating air as cooling in the closing element 47, in order to discharge the warm air into the environment.
  • the lower-lying termination devices 49 are designed, whereby these can preferably also be provided with a water drainage channel 14 according to FIG. 3.
  • the channel has a box-shaped cross section (but can also have any other cross-sectional shape).
  • a corrugated grille 51 is preferably formed on the top of the drainage channel, which allows the rainwater running through the cover to pass through to the drain without problems, but at the same time provides a certain degree of protection against contamination, soiling by leaves, etc. guaranteed.
  • a highly schematic, simplified cross-sectional illustration for an upper and a lower end element 47 and 49 is shown in the drawings 4 and 5.
  • the modules are preferably joined following a roof line from bottom to top in the plug-in direction, and at the upper and lower ends via the mentioned plug-in connectors or general connector connectors 47, 49 with a continuous Towards the roof-shaped cover thus formed.
  • the electricity obtained can easily be used for feeding into the electrical network of electrically powered trains (electrification at the railway).
  • the electrical energy obtained can be used just as easily and usefully, for example, for feeding magnetic levitation trains, such as the Transrapid.

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Abstract

Eine verbesserte Vorrichtung zur Solarenergie- und Wassergewinnung weist die folgenden Merkmale auf: es ist zumindest ein modulares Photovoltaikelement (25) vorgesehen, das Photovoltaikelement (25) ist unterhalb einer sonnenseitig ausrichtbaren lichtdurchlässigen Abdeckplatte (41) versehen, es ist ferner zumindest eine Kühleinrichtung (31) zum Kühlen des jeweils zugeordneten Photovoltaikelementes (25) vorgesehen, die Kühleinrichtung (31) ist ebenfalls modular aufgebaut, und das Photovoltaikelement (25) und die zugehörige Kühleinrichtung (31) ist als einheitlich handhabbares Modul (23) ausgebildet.

Description

Vorrichtung zur Solarenergie- und Wassergewinnung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Solarenergie- und Wassergewinnung.
Die Energie- und Wassergewinnung stellt sich national und international langfristig als Kernproblem dar.
Der Energieverbrauch beruht heute immer noch zu seinem größten Teil auf der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Dadurch werden diese fossilen Energieträger nicht nur aufgebraucht, sondern tragen vor allem auch zu einer nicht mehr länger zu vertretenden Umweltbelastung bei. Von daher finden Tendenzen zunehmend größeren Anklang, zum einen auf wieder nachwachsende Energiequellen zurückzugreifen, oder aber alternative Energiegewinnungseinrichtungen stärker einzusetzen. Neben Wärmekraftwerken und Windenergie kommt der Solarenergie entscheidende Bedeutung zu.
Eine entsprechende Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 34 12 584 A 1 bekannt geworden. Gemäß dieser Vorver- öffentlichung wird eine Sonnenkraftanlage beschrieben, die aus einer Vielzahl von in Felder eingeteilten Moduleinhei- ten aus photovoltaischen Zellen besteht, die beispielsweise über einer Fahrbahn der Fahrbahn folgend als Überda- chung angeordnet ist. Eine Vielzahl solcher Flächen können dabei - jeweils auf einem eigenen Traggerüst - in raster- förrαiger Anordnung auf eine Fläche aufgestellt werden, wobei die einzelnen Flächen wie der Felder eines Shed- Daches angeordnet sind, d.h. die Hüllkurve ist eine Säge- zahnlinie. Scheint die Sonne im wesentlichen quer zur aufgestellten Anlage, so können in Ausrichtung zur Sonne die Felder auch als durchlaufende Dachfläche ausgebildet sein.
Die so konzipierten Felder dienen gleichzeitig auch als Schutz vor Regenwasser, was insbesondere Vorteile für die darunter befindliche Verkehrswege mit sich bringt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine demgegen- über verbesserte Vorrichtung zur Solarenergie- und Wassergewinnung zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausge- staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Solarenergie- und Wassergewinnung weist gegenüber herkömmlichen Lösungen deutliche Vorteile auf. Erfindungsgemäß ist nämlich vorgesehen, dass zusätzlich neben den modularen Photovoltaikelementen noch zumindest eine modular aufgebaute Kühleinrichtung für die Photovol- taikelemente vorgesehen ist. Dadurch lässt sich nämlich die elektrische Energiegewinnung bzw. -ausbeute deutlich erhöhen. Eine Aufwärmung der Photovoltaikelemente hat nämlich deren verminderte Leistungsfähigkeit zur Folge.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist deshalb ein modularer Thermo- und/oder Sonnenkollektor vorgesehen, der unterhalb des modularen Photovoltaikelementes angeordnet ist. Dieser Thermo- und Sonnenkollektor dient zur zusätzlichen Wärmgewinnung, die letztlich durch die Sonnenaufheizung bewirkt wird. Durch den Wärmeabtransport wird aber gleichzeitig eine Kühlung für die Photovoltaikelemente realisiert, um deren Wirkungsgrad zu erhöhen.
Alternativ oder ergänzend kann aber auch eine andere oder weitere Kühleinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise eine mittels flüssiger und/oder gasförmiger Kühlmedien durchströmte Kühleinrichtung für die Photovoltaikelemente. Dazu ist bevorzugt ein Abstandsraum zwischen der sonnenseitig liegenden Glasabdachung und der Oberseite der Photovoltaikelemente ausgebildet. Durch diesen Abstandsraum hindurch kann bevorzugt gasförmiges Kühlmedium beispielsweise Luft durchströmen. Diese kann beispielsweise vorgekühlt werden. Bevorzugt basiert die Wirkungsweise der Durchströmung von Kühlluft auf einem Art "Kamineffekt" , der dadurch realisiert werden kann, dass die entsprechen- den modularen Energie- und Wassergewinnungselemente mit Neigung gegenüber der Horizontalen aufgestellt werden. Durch die Aufheizung kann dann die erwärmte Warmluft nach oben hin aufsteigen und abgeführt werden, so dass automatisch relativ kühlere Luft von einer unteren Einflussöff- nung in den Durchströmungskanal eintritt .
Die erwähnte sonnenseitig liegende Lichtdurchlässige Platte oder Abdeckung führt zu einer lichtverstärkenden Wirkung, da das durch die lichtdurchlässige Abdeckung hin- durchgelassene und möglicherweise von den darunter liegenden Photovoltaikzellen zurückgeworfene Licht nochmals reflektiert wird. Dies führt zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades .
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die lichtdurchlässige Abdeckung mit einer Gleitbeschich- tung versehen ist, die Verschmutzung verhindert und einen zusätzlichen Wasserablauf gewährleistet. Die erwähnten Sonnen- oder Thermokollektoren umfasst zumindest eine Leitung, weist aber bevorzugt mehrere vorzugsweise integrierte Leitungen auf, um die anfallende thermische Energie abzuleiten. Auch hier können zur Thermoableitung und damit zur Kühlung der Photovoltaikelemente gasförmige wie auch flüssige Medien verwendet werden.
Das gesamte System ist modular aufgebaut. Bevorzugt werden dabei Module verwendet, die Photovoltaikelemente gemeinsam mit den Sonnen- bzw. Thermokollektoren als einheitlich handelbares Bauteil umfassen. Schließlich ist bevorzugt auch die erwähnte, in Abstand oberhalb der Photovoltaik- elemente angeordnete (beispielsweise in der Form von Abstandshaltern) ausgebildete Glasabdeckung mit Teil eines derartigen Modules.
Als günstig erweist sich ferner, wenn die Module von Hause aus mit entsprechenden Steck- und/oder Schraubanschlüssen versehen sind, um derartige Einheiten problemlos direkt miteinander zusammenzufügen. An den Anschlussstellen können bei Bedarf Anschlusssteck- und/oder Anschlussschraub- Verbindungen vorgesehen sein. Bei Bedarf können auch separate Leitungen an den Anschlüssen angeordnet werden. Dadurch können große Flächen zu einem Gesamtsystem zusammengebaut und vernetzt werden.
Um die Wassergewinnung mit einfachen Mitteln zu verbessern, können die Anschlusseinrichtungen für die Module Wasserauffangeinrichtungen umfassen, vergleichbar Dachrinnen. Bevorzugt werden jedoch Wasserableitungsrinnen mit Abdeckungen aus Wellengittern verwendet, die aus dem glei- chen Material wie die Wasserrinnen bestehen können. Dadurch kann das über die Oberseite der Module, in der Regel die erwähnten lichtdurchlässigen Glasabdeckungen das aufgefangene Regenwasser unmittelbar über die anschließbaren Wasserableitungsrinnen mit den darüber befindlichen was- serdurchlässigen Wellengittern aufgefangen und beispielsweise zu Wassersammeieinrichtungen, Wassersammelbecken, Pumpstationen oder dergleichen abgeleitet werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann überall aufgestellt werden. Bevorzugt kann sie über öffentlichen Verkehrswegen und Straßen, insbesondere Autobahnen, Landstraßen aber auch Schienentrassen realisiert werden. In einer derartigen Gesamtanlage kann also mit hohem Wirkungsgrad die Sonnenenergie ausgenutzt werden, da die Sonnenenergie unmittelbar in elektrischen Strom umgewandelt werden kann. Dieser elektrische Strom kann über vorgesehen Leitungen relativ leicht weiterbefördert werden. Gegebenenfalls kann auch für vor Ort vorgesehene Beleuchtungsanlagen, Verkehrsleitsysteme der Strom direkt zumindest mit verwendet werden.
Die Sonnenenergie wird aber auch durch die verwendeten Sonnen- oder Thermokollektoren auch in thermischer Hinsicht noch ergänzend ausgenutzt, da mittels des so erwärm- ten umströmenden Mediums beispielsweise Fernwärme zur Verfügung gestellt werden kann. Das System kann insoweit auch mit einer Wärmepumpe gekoppelt sein.
Schließlich sind die Module geeignet Regenwasser aufzufan- gen. In überdachter Bauweise werden dadurch auch die darunter befindlichen Straßen, Trassen, öffentliche Plätze etc. vor Witterungseinflüssen geschützt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:
Figur 1 : eine schematische Skizze im Querschnitt bezüglich einer Vorrichtung zur Solarenergie- und Wassergewinnung über einer Fahrbahntrasse; Figur 2 : eine schematische Querschnittdarstellung durch ein modular aufgebautes Solarenergie- und Wassergewinnungselement;
Figur 3 : eine schematische Draufsicht auf mehrere zusammengefügte Solarenergie- und Wassergewinnungsmodule ;
Figur 4 : ein Anschluss-Steckelement als unteres Begrenzungselement mit Regenwasserauffangrinne ; und
Figur 5 : ein entsprechendes oben liegendes Steckbzw. Abschlusselement für die modular auf- gebauten Solarenergie- oder Wassergewinnungselemente .
In der schematischen Querschnittsdarstellung ist eine Überlandstraße 1 gezeigt, längs der an beiden Seiten in Abständen Säulen 3 vorgesehen sind, worüber dachförmige, gegebenenfalls zueinander beabstandete Auflager 5 gebildet werden. Auf diesen Auflagern können dann die nachfolgend noch erläuterten Module 21 aufgebaut und verankert werden, wobei durch die Oberseite der Module 21 letztlich gleich- zeitig auch eine Überdachung 7 gebildet wird.
Nachfolgend wird auf die Figuren 2 folgende Bezug genommen, in denen die einzelnen Module für die Energie- und Wassergewinnungselemente gezeigt sind. Ein entsprechendes Modul 23 umfasst also ein modulares Photovoltaikelement 25, welches an seinen gegenüberliegenden Modulseiten 27 und/oder seinen dazu um 90" versetzt liegenden, links- oder rechtsliegenden Modulseiten mit Anschlüssen 29, insbesondere Steckanschlüssen (bei Bedarf aber ergänzend oder alternativ auch mit Schraubanschlüssen oder dergleichen) versehen sein kann, um das Modul mit einem nächsten Modul zu verkoppeln. Bevorzugt sind dabei die Steckanschlüsse an der einen Anschlussseite 27 steckerförmig und an der gegenüberliegenden Anschlussseite buchsenförmig gestaltet, um entsprechende Module durch Zusammenstecken kaskadieren zu können, also zu größeren Funktionseinheiten problemlos zusammenfügen zu können.
Ferner ist eine Kühleinrichtung 31 für die Photovoltaikelemente 25 vorgesehen, wobei im gezeigten Ausführungsbei- spiel die Kühleinrichtung 31 ein unterhalb des Photovoltaikelementes 25 liegendes, also sonnenabgewandt angeordnetes Thermo- oder Sonnenkollektor-Element 33 umfasst. Dieses weist eine Durchströmeinrichtung 35 auf, in Form beispielsweise einer oder mehrerer Durchflussleitungen, die gerade, meanderförmig, schleifen- oder schraubenförmig verlegt sein können, und zwar von einem eingangsseitigen Anschluss 29a zu einem ausgangsseitigen Anschluss 30a. Die Anschlüsse 29a und 30a können ebenfalls als Steckanschlüsse, bei Bedarf aber auch alternativ oder ergänzend als Schraubanschlüsse oder dergleichen ausgebildet sein.
Die Kühleinrichtung 31 umfasst dabei eine weitere Kühl- maßnähme, nämlich eine noch oberhalb der Photovoltaik- elemente 25 vorgesehene weitere Kühleinrichtung 36. Diese ist nach Art einer Durchströmeinrichtung 37 ausgebildet, die mit flüssigen und/oder gasförmigen Medien durchströmt werden kann. Bevorzugt ist jedoch eine Durchströmung mit gasförmigen Medien, insbesondere Luft vorgesehen. Dazu besteht die Durchströmeinrichtung 37 aus einem Abstands- raum 39 zwischen der Unterseite der sonnenseitig liegenden lichtdurchlässigen Abdeckplatte 41 und der Oberseite des darunter befindlichen Photovoltaikelementes 25. Insbeson- dere bei dachförmig geneigter Aufstellung ergibt sich dadurch ein Kamineffekt mit der Folge, dass unter Aufhei- zung der Luft oder des sonstigen Kühlmittels im Abstands- raum 39 dieses nach oben in Pfeilrichtung 40 aufzusteigen versucht und dabei von der Unterseite her kühleres Durch- strδmmedium ansaugt. Dazu ist bevorzugt an der Oberseite ein Anschluss oder Auslass 29b und an der Unterseite ein Anschluss oder Einlass 30b ausgebildet, um dort beispielsweise die Luft einströmen zu lassen.
Die Anschlüsse sind auch hier wiederum beispielsweise als reine Steckanschlüsse ausgebildet, können bei Bedarf aber ergänzt oder alternativ als Schraubanschlüsse oder dergleichen vorgesehen sein.
Der Vollständigkeit halber wird schließlich auch angemerkt, dass das Photovoltaikelement 25 ebenfalls mit einem oder mehreren an den beiden gegenüberliegenden Anschluss- Seiten ausgebildeten Steckanschlüssen, insbesondere elektrischen Steckereinrichtungen 29c und 30c versehen ist, um das Photovoltaikelement 25 mit einem benachbarten nächsten unmittelbar zusammenzustecken und elektrisch kontaktieren zu können.
Wie die Ausführung ergibt, sind vorzugsweise alle An- Schlüsse 29, 29a, 29b wie aber auch die Anschlüsse 30, 30a, 30b in gleicher Richtung liegend an den gegenüberliegenden Anschlussseiten vorgesehen, so dass entsprechende Module 23 allein nur durch Zusammenstecken zu großflächigen Anlagengruppen zusammengebaut werden können. Dabei müssen die Module in Draufsicht nicht zwingend Rechteckform aufweisen, sondern können beispielsweise auch sechseckig gestaltet sein. Bevorzugt werden also Formen verwendet, die zu großflächig geschlossenen Einheiten und der Realisierung einer möglichst geschlossenen Abdeckung 7 zusammengefügt werden können.
Die lichtdurchlässige Abdeckplatte 41 ist so ausgebildet, dass das von dem Photovoltaikelement rückreflektierte Sonnenlicht an der Unterseite wieder zurückgeworfen wird, also dadurch zu einer hohen Energieausbeute beiträgt. Um eine Verschmutzung auf der Außenseite weitgehend zu vermeiden, bzw. zu vermindern kann dort die lichtdurchlässige Abdeckung 41 mit einer entsprechenden Beschichtung, insbesondere Gleitbeschichtung 43. Die so vorgesehenen Ein- heiten können beispielsweise über Abstandshalter, Schrauben oder dergleichen auf einer entsprechenden Tragkonstruktion 3, 5 angebracht und montiert werden.
Wie sich insbesondere aus der auszugsweisen schematischen Draufsicht gemäß Figur 3 ergibt, werden wie bereits er- wähnt die Module als Gesamtmodule zusammengefügt. An den Randbereichen können beispielsweise Abschlusseinrichtungen 47 angeschlossen werden, die bevorzugt als Abschluss- Steckeinrichtung 47 ausgebildet sind. Dadurch werden an den Stellen, an denen in Anschlussrichtung kein Modul angesteckt wird, eine Verbindung zu einem seitlich benachbarten Modul realisiert, soweit dies notwendig ist. Dadurch kann also ein geschlossener Kühlmittelkreislauf zu einem nächsten benachbarten Thermo- oder Sonnenkollektor- element 33 hergestellt werden, falls eine Reihenschaltung gewünscht wird. Genauso kann über eine elektrische Steckverbindung eine Verbindung zu einem nächsten benachbart sitzendem Photovoltaikelement realisiert werden. Das gleiche gilt grundsätzlich auch für die nach Art eines Durchströmkanales gebildete oben liegende Kühleinrichtung 31, wobei hier insbesondere bei Verwendung von Umluft als Kühlung in dem Abschlusselement 47 lediglich ein Austrittskanal vorgesehen ist, um die warme Luft in die Umgebung abzugeben.
Entsprechend sind die tiefer liegenden Abschlusseinrichtungen 49 ausgebildet, wobei diese bevorzugt gemäß Figur 3 auch noch mit einer Wasserablaufrinne 14 versehen sein können. Gemäß Figur 4 ist die Rinne im Querschnitt kasten- förmig gestaltet (kann jedoch auch jede andere Querschnittsform aufweisen) . An der Oberseite der Ablaufrinne ist bevorzugt ein Wellengitter 51 ausgebildet, welches das über die Abdeckung ablaufende Regenwasser problemlos zur Ablauf inne hindurchlässt , gleichzeitig aber einen gewis- sen Schutz vor Verschmutzung, Verdreckung durch Laub etc. gewährleistet. Eine höchst schematische vereinfachte Querschnittsdarstellung für ein oberes und eine unteres Abschlusselement 47 bzw. 49 ist in den Zeichnungen 4 und 5 dargestellt .
Wie sich aus der Darstellung der beigefügten Zeichnungen ergibt, werden bevorzugt die Module einer Dachlinie folgend von unten nach oben in Steckrichtung zusammengefügt, und am oberen und unteren Ende über die erwähnten Abschluss-Steckeinrichtungen bzw. allgemeinen Abschluss- Verbindungseinrichtungen 47, 49 mit einer in fortlaufender Richtung so gebildeten dachförmigen Abdeckung verbunden.
Der gewonnene Strom kann problemlos zur Einspeisung in das elektrische Netz von elektrisch angetriebenen Zügen (Elektrifizierung bei der Bahn) verwendet werden. Ebenso problemlos und nutzvoll kann die gewonnene elektrische Energie beispielsweise zur Speisung von Magnetschwebebahnen, wie beispielsweise dem Transrapid, verwendet werden.
Aber auch durch geeignete galvanisch oder induktiv arbeitende Systeme können Elektrofahrzeuge nicht nur stationär an speziellen Ladestationen, sondern auch während der Fahrt mit elektrischer Energie versorgt und auf dem Fahr- zeug vorhandene Ladeeinrichtungen (Akkus, Batterien) sogar ergänzend aufgeladen werden, wodurch der Radius und die Reichweite gegenüber herkömmlichen, nur durch die Größe der Batterien beschränkten Systeme deutlich vergrößert wird. Bei galvanischen Leitungssystemen wird also ein elektrisch leitender Kontakt zu dem Fahrzeug hergestellt. Bei induktiv arbeitenden Systemen erfolgt dies bevorzugt berührungslos .

Claims

Ansprüche :
1. Vorrichtung zur Solarenergie- und Wassergewinnung und/oder Bereitstellung mit den folgenden Merkmalen
- es ist zumindest ein modulares Photovoltaikelement (25) vorgesehen, das Photovoltaikelement (25) ist unterhalb einer sonnenseitig ausrichtbaren lichtdurchlässigen Abdeckplatte (41) versehen, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale
- es ist ferner zumindest eine Kühleinrichtung (31) zum Kühlen des jeweils zugeordneten Photovoltaik- elementes (25) vorgesehen,
- die Kühleinrichtung (31) ist ebenfalls modular aufgebaut , und
- das Photovoltaikelement (25) und die zugehörige Kühleinrichtung (31) ist als einheitlich handhab- bares Modul (23) ausgebildet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (31) zumindest ein Thermo-
Sonnenkollektor-Element (33) umfasst, welches unterhalb des Photovoltaikelementes (25) sonnenabgewandt liegend angeordnet ist .
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Kühleinrichtung (31) für das Photovoltaikelement (25) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (31) aus einer von flüssigen und/oder gasförmigen Kühlmedium durchströmbaren Kühleinrichtung (31, 37) besteht, die zwischen dem Photovoltaikelement (25) und der lichtseitig angeordneten Abdeckplatte (41) ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (31, 37) mittels Luft durchströmbar ist, und zwar vorzugsweise unter Ausnutzung eines Kamineffektes bei gegenüber der Horizontalen schräg aufgestelltem Modul (23) .
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das einheitlich handhabbare Modul (23) neben einem Photovoltaikelement (25) und einem darunter befindlichen Thermo- und/oder Sonnenkollektor-Element (33) die weitere nach Art eines Durchströmkanals ausgebildete Kühleinrichtung (31, 37) zwischen Photovoltaikelement (25) und Abdeckplatte (41) einschließlich der Abdeckplatte (41) umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (23) mit Anschlüssen (29) versehen ist, worüber das Modul (23) unter Realisierung eines elektrischen Anschlusses (29c, 30c) für das Photovoltaikelement (25) , eines Kühlanschlusses (29a, 30a) für das Thermo- und/oder Sonnenkollektor-Element (33) sowie eines weiteren Kühlanschlusses (29b, 30b) für die kanalartige Durchstrδmeinrichtung (35) ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass alle Anschlüsse (29a, 29b, 29b; 30a,
30b, 30c) an der jeweiligen Anschlussseite des Moduls (23) in paralleler Richtung zueinander ausgerichtet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (29a 29b, 29c ; 30a,
30b, 30c) an gegenüberliegenden Anschlussseiten ausgebildet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mehrere Module (23) mittels ihrer Anschlüsse (29a, 29b, 29c; 30a, 30b, 30c) direkt bzw. unmittelbar miteinander verbindbar sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Abschlussseiten der Module
(23) Abschlusseinrichtungen (47, 49) vorgesehen sind, worüber gegebenenfalls eine Verbindung zu einem benachbarten Modul (23) herstellbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an den tiefer liegenden Anschlussseiten der Module (23) Abschlusseinrichtungen (47) anschließbar sind, die vorzugsweise einen Regenwasserablauf- kanal (14) umfassen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenwasserablaufkanal (14) an seiner Oberseite ein Wellengitter (51) umfasst.
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