WO2005028969A1

WO2005028969A1 - Sonnenenergiekollektorvorrichtung zum absorbieren von sonnenenergie und zu derer umwandlung in elektrische energie

Info

Publication number: WO2005028969A1
Application number: PCT/IT2003/000565
Authority: WO
Inventors: Marcello Pegoretti
Original assignee: Elettropiemme Snc Di Pegoretti Marcello & C.
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2003-09-22
Publication date: 2005-03-31
Also published as: AU2003274702A1

Abstract

Eine Sonnenenergiekollektorvorrichtung umfasst einen Stützaufbau (1), eine Vielzahl von Sonnenenergiekolleltorkörper (2) die auf dem Stützaufbau (1) drehbar gelagert sind, Drehlagermittel (13), um jeden der Kollektorköper (2) drehbar zu tragen, und elektrische Anschlussmittel (3) sowie einen Inverter (4), um die von den Kollektorkörpern (2) erzeugte Gleichstromenergie in Wechselstrom umzuwandeln. Die Vorrichtung umfast ferner antriebsmittel (5), um die Kollektorkörpern (2) um die Vertikale herum zu drehen, eine Sonnenfolgervorrichtung (6) und eine Schalttafel (7), um die Antriebsmittel (5) automatisch zu steuern. Erfindungsgemäss bestehen die Antriebsmittel (5) aus einem einzigen Antrieb (8) und aus Getriebemittel (9), um den Kollektorkörpern (2) die vom Antrieb (8) erzeugte Bewegung zu übertragen, wobei die Getriebemitttel (9) die Kollektorkörper (2) miteinander und mindestens einen der Kollektorkörper (2) mit dem Antrieb (8) verbinden, sodass eine Drehung des Antriebs (8) die Wirkung mit sich bringt, dass alle Kollektorkörpern (2) eine gemeinsame Bewegung um die Vertikale herum durchführen.

Description

SONNENENERGIEKOLLEKTORVORRICHTUNG ZUM ABSORBIEREN VON SONNENENERGIE UND ZU DERER UMWANDLUNG IN ELEKTRISCHE ENERGIE BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Sonnenenergiekollektorvorrichtung zum Absorbieren von Sonnenergie und zu derer Umwandlung in elektrische Energie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist das allgemeine Bedürfnis bekannt, in der Zukunft immer mehr auf die Nutzung der sogenannten erneuerbaren Energien wie z.B. die Sόnnenergie zu setzen, als Alternative zur von fossilen Brennstoffen abgeleiteten Energie, deren Erzeugung für die bekannten Luftverschmutzungs- und Lufterwärmungserscheinungen der Erde verantwortlich ist.

Zur Nutzung der Sonnenenergie sind im Wesentlichen zwei verschiedene Arten von Kollektorkörpern bekannt, die sich insbesondere durch das verschiedene Betriebsprinzip voneinander unterscheiden, mit dem sie die von der Sonne auf die Erde abgestrahlte Energie ausnutzen.

Eine erste Art von bekannten Kollektorkörpern besteht aus thermischen Solarplatten, d.h. jene bei denen die vom Kollektorkörper absorbierten Strahlen direkt durch Bestrahlung das Wasser erwärmen, das sich in den Kollektorkörpern befindet oder darin umlauft.

Eine zweite Art von bekannten Kollektorkörpern besteht aus fotovoltaischen Solarplatten, d.h. jene bei denen ein in der Solarplatte angeordnetes, lichtempfindliches Material das absorbierte Licht in elektrischen Gleichstrom umwandelt. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere diese zweite Art von Kollektorkörpern. Es ist zu bemerken, dass der Wirkungsgrad eines solchen Sonnenenergiekollektors zur Zeit bei etwa 10-15% liegt, jedoch unter der Bedingung, dass die Sonnenstrahlen auf die in der Regel ebene Fläche des Kollektorkörpers senkrecht einfallen. Wird daher in Betracht gezogen, dass bei optimalen Bedingungen auf Meereshöhe, im Sommer, bei heiterem Wetter, die Sonne auf die Erde 1 kW pro Quadratmeter Oberfläche abstrahlt, würde ein Kollektorkörper wie eine fotovoltaische Solarplatte mit einem Quadratmeter Fläche, das ständig senkrecht zu den Sonnenstrahlen angeordnet ist, eine Leistung von 100-150 W erzeugen. Dieser Wirkungsgrad von 10-15 % fällt jedoch in Abhängigkeit des Einfallswinkels der Sonnenstrahlen auf der Oberfläche des Kollektorkörpers beträchtlich ab. Die Position der Sonne am Himmel wechselt ständig, sowohl aufgrund der Umlaufbahn der Erde um die Sonne als auch der gleichzeitigen Drehung der Erde um sich selbst als auch aufgrund sekundärer weiteren Bewegungen. Unter Klarstellung, dass unter dem Begriff „Vertikale" die Gerade zu verstehen ist, längs welcher an jeder Stelle der Erde die Schwerkraft wirkt und unter dem Begriff „Horizontale", die Gerade zu verstehen ist, die zur Vertikalen senkrecht ist, ist es zur Beibehaltung des Kollektorkörpers in der zu den Sonnenstrahlen senkrechten optimalen Position notwendig den KoUektorkorper sowohl um die Vertikale als auch um die Horizontale herum zu drehen. Genauer gesagt um die Vertikale herum, um der Drehbewegung der Erde um sich selbst Rechnung zu tragen, und um die Horizontale herum, um der Umlaufbahnbewegung der Erde um die Sonne herum Rechnung zu tragen. Der Einfluss, den diese Bewegungen auf den Wirkungsgrad des Kollektorkörpers ausüben, ist jedoch verschieden. Die Bewegung, die den größten Einfluss auf diesen Wirkungsgrad ausübt, ist die Drehbewegung der Erde um sich selbst. Die Umlaufbewegung der Erde um die Sonne herum ist entschieden weniger wichtig, während die weiteren Sekundärbewegungen bezüglich des Wirkungsgrades im Wesentlichen vernachlässigbar sind.

Eine Sonnenenergiekollektorvorrichtung weist eine Vielzahl von KoUektorkorpern auf und alle müssen in dieser optimalen Position beibehalten werden, um nicht den Wirkungsgrad der Vorrichtung zu beeinträchtigen. Es wird klargestellt, dass unter dem Begriff KoUektorkorper nicht nur ein effektiver einziger Kollektorkörper, sondern auch eine Vielzahl von miteinander derart steif vereinten KoUektorkorpern zu verstehen ist, dass ein einziger größerer KoUektorkorper gebildet wird.

Um diese Kollektorkörper zu drehen, müssen daher zweckmäßige Antriebsmittel vorgesehen sein. Es ist schon bekannt, Antriebsmittel vorzusehen, die auf dem einfachen Prinzip der Wiederholung der bekannten Motorisierung des einzelnen Kollektorkörpers beruhen. Eine erste Lösung in diesem Sinne sieht vor, an den Seiten eines jeden Kollektorkörpers einen Behälter anzuordnen der eine Flüssigkeit enthält. Die beiden Behälter stehen in Verbindung miteinander, sodass die Flüssigkeit von einem Behälter zum anderen fliesen kann. In einer gegenüber der Sonne nicht optimalen Position des Kollektorkörpers wird, aufgrund der verschiedenen Sonnenbestrahlung der die beiden Behälter ausgesetzt sind, die Flüssigkeit in einem Behälter anders erwärmt als die Flüssigkeit in dem anderen Behälter. Diese Temperaturdifferenz verursacht eine spontane Verdrängung der Flüssigkeit von einem Behälter zum anderen. Dieser Umstand wird benutzt, um eine Ausgleichsbewegung durchzuführen, die den Kollektorkörper in die optimale Position bringt. Diese sicher originelle Lösung weist den Nachteil auf, sowohl im Betrieb als auch beim Einbau aufwändig zu sein. Sie ist überdies aufgrund der unvermeidlichen vorliegenden thermischen Trägheit langsam bei der Anpassung an die veränderliche Position der Sonne. Eine zweite bekannte Lösung sieht vor, an jedem KoUektorkorper zwei verschiedene Antriebe anzubringen, einen für die Drehungen um die Horizontale und einen für die Drehungen um die Vertikale herum. Diese Lösung ist jedoch sehr kostenintensiv, da zwei Antriebe für jeden KoUektorkorper erforderlich sind, und in der Steuerung komplex, da zahlreiche Antriebe gesteuert werden müssen. Eine weitere bekannte Lösung sieht vor, an jedem KoUektorkorper nur einen einzigen Antrieb für die Drehungen um die Vertikale herum anzubringen, um nur die Drehbewegung der Erde um sich selbst zu berücksichtigen, wobei es dem Benutzer überlassen wird, von Hand aus Drehungen um die Horizontale herum auszuführen, da diese letzteren, welche die Umlaufbewegung der Erde berücksichtigen müssen, entschieden kleineren Betrages und Häufigkeit sind und auf den Wirkungsgrad weniger einschneiden. Diese Lösung ist klarerweise weniger teuer als die vorher erläuterte, jedoch noch nicht zufriedenstellend, da trotz der Halbierung der Anzahl von Antrieben beträchtliche Probleme bleiben, die mit der Steuerung einer noch großen Anzahl von Antrieben zusammenhängen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung einer Sonnenenergiekollektorvorrichtung, für welche die Drehung um die Vertikale der Kollektorkörper derart einfach, wirtschaftlich und genau erfolgt, dass sich alle KoUektorkorper immer mit ihrer absorbierenden Oberfläche senkrecht zu den einfallenden Sonnenstrahlen befinden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sollte überdies eine Anzahl von KoUektorkorpern umfassen, die nach Erfordernis frei wählbar ist und es müsste möglich sein KoUektorkorper ohne irgendeine Bindung bezüglich der Anordnung der Kollektorkörper zueinander frei hinzufügen oder entfernen zu dürfen. Diese Aufgabe wird durch eine die Merkmale des Anspruchs 1 aufweisenden Sonnenenergiekollektorvorrichtung gelöst. Das Vorsehen eines einzigen Antriebes und von Getriebemitteln zur Übertragung der vom Antrieb erzeugten Bewegung auf die Kollektorkörper, löst auf ausgezeichnete Weise, die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe. Die Getriebemittel, welche die Kollektorkörper miteinander und mindestens einen der KoUektorkorper mit dem Antrieb verbinden ermöglichen es nämlich, dass einer Drehung des Antriebes eine gemeinsame Drehung aller Kollektorkörper der Vorrichtung um die Vertikale herum entspricht. Es wird ein neues Motorisierungsprinzip eingeführt, das es ermöglicht die Anzahl der zur Bewegung der Vielzahl von KoUektorkorpern notwendigen Antrieben auf ein einziges Exemplar zu begrenzen. Dies erlaubt es eine sehr einfache, wirtschaftliche, zuverlässige Vorrichtung mit wenigen zu überprüfenden kritischen Stellen zur Verfügung zu haben. Anspruch 2 betrifft ein Schema, gemäß dem die Getriebemittel* wirken, ein Schema, das eine große Modularität der Vorrichtung und eine bemerkenswerte Fähigkeit derselben erlaubt, sich der Morphologie eines beliebigen Daches oder Bodens anzupassen, an welchem die erfindungsgemäße Kollektorvorrichtung zu verankern ist. Anspruch 3 beansprucht insbesondere, dass diese Getriebemittel biegsame Getriebeelemente sind. Die biegsamen Getriebeelemente haben sich als die geeignetsten für die Übertragung der Drehmomente auf die verschiedenen KoUektorkorper erwiesen. Sie erlauben überdies eine große Veränderlichkeit an Lösungen bei der Verbindung von zwei KoUektorkorpern. Nach Anspruch 4 sind die biegsamen Getriebeelemente insbesondere Seile oder Riemen, die leichter als andere biegsame Getriebeelemente, wie z.B. Ketten, sind, was auch die Kollektorvorrichtung leichter gestaltet und den Einbau einer niedrigeren Leistung des Antriebs erlaubt.

Die Anpassungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Kollektorvorrichtung wird durch die in Anspruch 5 und 6 beanspruchten Merkmale weiter erhöht, dank derer es möglich ist, einen oder mehrere KoUektorkorper auf Ebenen verschiedener Höhe zueinander anzuordnen oder den Antrieb auf einer Ebene anzuordnen, die verschieden ist von jenen, auf denen die KoUektorkorper angeordnet sind.

Anspruch 7 betrifft eine Ausführungsform der Lagermittel und das entsprechende Schema, gemäß dem die biegsamen Getriebeelemente die beiden Kollektorkörper verbinden. Das dargestellte Schema ermöglicht es einen oder mehrere KoUektorkorper beliebig hinzuzufügen oder zu entfernen, womit die Kollektorvorrichtung modular gestaltet wird. Die Position des Kollektorkörpers, der hinzugefügt oder entfernt wird, hat keinerlei Einflus auf die Funktionstüchtigkeit und die Zuverlässigkeit der Kollektorvorrichtung. Die Abwicklung der biegsamen Getriebeelemente, mit denen der Kollektorkörper verbunden ist, ist je nach Bedürfnis frei festlegbar und erlaubt es immer, einen zusätzlichen Kollektorkörper mit dem schon vorliegenden Kollektorkörper zu verbinden. Zu diesem Zwecke kann das biegsame Getriebeelement auch je nach Bequemlichkeit und Notwendigkeit um eine zweckmässige Anzahl von Um- und Ablenkelementen, die seitlich oder in der Höhe wirken, umgeschlingt werden. Es ist überdies auch die Folge von keiner Bedeutung, mit der die KoUektorkorper miteinander verbunden werden. Es ist sogar möglich ein wahres Verbindungsnetz der KoUektorkorper zu schaffen, da ein Kollektorkörper mit mehreren KoUektorkorpern verbunden werden kann. Anspruch 8 betrifft eine Ausführungsform der Lagermittel und das entsprechende Schema, gemäß dem die biegsamen Getriebeelemente den Antrieb und mindestens einen KoUektorkorper miteinander verbinden. In Anwesenheit einer ausreichenden Anzahl von Rillen auf der Antriebsscheibe, kann das dargestellte Schema für weitere KoUektorkorper wiederholt werden, womit ermöglicht wird, die Antriebsbewegung unmittelbar und gleichzeitig mehreren KoUektorkorpern verschiedener Gruppen zu übertragen, die dann miteinander in Kontakt gebracht werden können, indem zwei oder mehrere KoUektorkorper davon gemäß dem im Anspruch 7 vorgesehenen Schema verbunden werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend aufgrund von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es Zeigen: die Figuren 1 und 2 eine axonometrische Ansicht einer Ausführungsform einer Basiskonstruktionseinheit der erfindungsgemäßen Sonnenenergiekollektorvorrichtung, die aus einem KoUektorkorper, dem entsprechenden Stützaufbau und den Drehlagermittel gebildet ist, wobei der Stützaufbau dazu geeignet ist, im Falle der Figur 1 am Boden oder Dach und im Falle von Figur 2 an einer Wand befestigt zu werden, Figur 3 eine axonometrische Ansicht von zwei Basiskonstruktionseinheiten gemäß Figur 1, wobei aus zeichnerischen Gründen die KoUektorkorper unterbrochen und die Getriebemittel gezeigt worden sind, welche die Zugskreisläufe bilden, die die beiden Kollektorkörper verbinden, Figur 3 a die Getriebemittel aus Figur 3,

Figur 4 eine axonometrische Ansicht der Basiskonstruktionseinheit von Figur 1, wobei aus zeichnerischen Gründen der KoUektorkorper unterbrochen worden ist und die Antriebsscheibe und die Getriebemittel gezeigt sind, die die Zugkreisläufe bilden im dem Fall in dem der Kollektorkörper der Konstruktionseinheit mit dem Antrieb und einem weitern KoUektorkorper verbunden ist, Figur 4a die Getriebemittel aus Figur 4,

Figur 5 eine axonometrische Ansicht der Basiskonstruktionseinheit aus Figur 1, wobei aus zeichnerischen Gründen der KoUektorkorper unterbrochen worden ist und die Antriebsscheibe und die Getriebemittel gezeigt worden sind, die die Zugkreisläufe bilden, in dem Fall in dem der Kollektorkörper der Konstruktionseinheit mit dem Antrieb und zwei weiteren KoUektorkorpern verbunden ist,

Figur 6 eine axonometrische Ansicht von zwei Konstruktionseinheiten gemäß Figur 3 in dem Fall in dem sie auf höhenversetzten Ebenen angeordnet sind, Figur 7 eine schematische Ansicht von oben der mehrrillige Scheibe des Anriebes, in dem Fall in dem-meherere KoUektorkorper mit dem Antrieb verbunden ist, wobei die entsprechende Getriebemittel aus zeichnerischen Gründen unterbrochen worden sind, Figur 8 eine schematische Ansicht von oben einer Basiskonstruktionseinheit gemäß Figur 1 in dem Fall in dem der KoUektorkorper der Konstruktionseinheit mit mehreren Kollektorkörpern verbunden ist, wobei die entsprechenden Getriebemittel aus zeichnerischen Gründen unterbrochen sind,

Figur 9 eine schematische Ansicht von oben eines ersten Beispiels eines Verbindungsschema von mehreren KoUektorkorpern, die längs einer halben Gerade angeordnet sind,

Figur 10 eine schematische Ansicht von oben eines zweiten Beispiels eines Verbindungsschema von mehreren KoUektorkorpern, die längs einer Geraden angeordnet sind, Figur 11 eine schematische Ansicht von oben eines dritten Beispiels eines Verbindungsschema von mehreren KoUektorkorpern, die längs eines U angeordnet sind, Figur 12 eine schematische Ansicht von oben eines Beispiels einer komplexen Kollektorvorrichtung, die erhalten wird, indem einige in den vorstehenden Figuren erläuterten Verbindungsschemen kombiniert werden, wobei in der Zeichnung der Inverter, die Schalttafel, die Sonnenfolgevorrichtung und die elektrischen Anschlussmittel weggelassen wurden,

Figur 13 eine schematische Ansicht von oben der Kollektorvorrichtung aus Figur 12, wobei in der Zeichnung der Inverter, die Schalttafel, die Sonnenfolgervorrichtung und die elektrischen Anschlussmittel angegeben und die Getriebemittel weggelassen wurden. In den Figuren ist schematisch eine Sonnenergiekollektorvorrichtung zum Absorbieren von Sonnenergie und zu derer Umwandlung in elektrische Energie dargestellt. Sie umfasst einen Stützaufbau 1 zur Verankerung der Vorrichtung und eine Vielzahl von Sonnenergiekollektorkörpern 2. Diese Kollektorkörper 2 können zum Beispiel fotovoltaische Solarplatten sein. Die Anzahl der Kollektorkörper 2 der erfindungsgemäßen KoUektorvorrichtung kann je nach Umständen und Bedürfnissen beliebig sein. Die in den Figuren dargestellte Anzahl ist daher beispielhaft, jedoch nicht begrenzend. Auch die in den Figuren dargestellte Anordnung der Kollektorkörper 2 ist beispielhaft und nicht begrenzend. Jeder der KoUektorkorper 2 ist drehbar auf dem Stützaufbau 1 gelagert, sodass dessen selbsttätige Drehung um die Vertikale herum erlaubt ist.

Der Stützaufbau 1 umfasst eine Vielzahl von einzelnen Unteraufbauten, von denen jeder sich auf den zugeordneten Kollektorkörper 2 bezieht. Diese im allgemeinen einfachen Unteraufbauten können geeignet sein, um sowohl am Boden oder an einem Flachdach, wie insbesondere in Figur 1 dargestellt ist, als auch an einer Wand, wie in Figur 2 dargestellt ist, befestigt zu werden.

Um die Drehung zu ermöglichen sind Drehlagermittel 13 vorgesehen, um jeden der Kollektorkörper 2 drehbar um die Vertikale herum auf dem Stützaufbau 1 zu tragen. Auf diese Art und Weise wird eine Art Basiskonstruktionseinheit geschaffen, die aus dem KoUektorkorper 2, den Drehlagermittel 13 und dem Stützaufbau 1 gebildet wird. Diese Gliederung der KoUektorvorrichtung in Basiskonstruktionseinheiten ist die Voraussetzung für ihre Modularität und ermöglicht es eine beliebige Anzahl von KoUektorkorpern 2 vorzusehen und sie beliebig gemäß gleichmäßigen geometrischen Figuren oder auch vollständig ungleichmäßig anzuordnen. Was den Strom- und Steuerteil betrifft, ist dieser insbesondere in Figur 13 gezeigt und umfasst elektrische Anschlussmittel 3, um die KoUektorkorper elektrisch anzuschliessen, einen Inverter 4, der mit den KoUektorkorpern 2 elektrisch verbunden ist um die von diesen erzeugte Gleichstromenergie in Wechselstrom umzuwandeln, sowie eine Schalttafel 7. Die Schalttafel 7 steuert unter anderem Antriebsmittel 5. Wie insbesondere aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich ist, wirken die Antriebsmittel 5 auf die KoUektorkorper 2, um sie um die Vertikale herum zu drehen. Die Grosse und die Richtung der Drehung der Kollektorkörper 2 um die Vertikale herum hängt von der Position der Sonne am Firmament ab. Zur Bestimmung der Position der Sonne umfasst die KoUektorvorrichtung auch eine Sonnenfolgervorrichtung, die in Figur 13 mit 6 angegeben ist. Eine solche Vorrichtung ist auf dem Markt frei erhältlich und ist imstande, in jedem Augenblick die Position der Sonne am Firmament zu erfassen. Gemäß der Erfindung umfassen die Antriebsmittel 5 einen einzigen Antrieb 8 und Getriebemittel 9, um die vom Antrieb 8 erzeugte Bewegung den KoUektorkorpern 2 zu übertragen. Diese Getriebemittel 9 verbinden die KoUektorkorper 2 mittelbar miteinander und verbinden mittelbar auch mindestens einen der KoUektorkorper 2 mit dem Antrieb 8, derart, dass eine Drehung des Antriebs 8 die Wirkung hat, dass alle KoUektorkorpern 2 eine gemeinsame Drehung um die Vertikale herum durchführen. Wie insbesondere aus den Figuren 3, 3a, 4, 4a und 5 hervorgeht, bilden die Getriebemittel 9 Zugkreisläufe 10, von denen mindestens einer einen KoUektorkorper 2 mit dem Antrieb 8 verbindet, während jeder andere zwei KoUektorkorper 2 miteinander verbindet. Aus zeichnerischen Gründen sind die entsprechenden Zugkreisläufe 10 in einigen Fällen unterbrochen. Der Antrieb 8 kann gleichzeitig mit mehreren KoUektorkorpern 2, wie aus Figur 7 hervorgeht, verbunden sein, von denen jeder dann die Bewegung den anderen KoUektorkorpern 2 überträgt, mit denen er verbunden ist.

Auf ähnliche Weise kann jeder KoUektorkorper 2^" gleichzeitig mit mehreren KoUektorkorpern 2 verbunden sein, sowohl um davon die Bewegung zu erhalten als auch um sie ihnen zu übertragen. In den Figuren 7 und 8 wurden beispielsweise vier Zugkreisläufe 10 angegeben, es können jedoch auch mehrere sein.

Mögliche Verbindungsschemen, die erhalten werden können, sind beispielsweise in den Figuren 9, 10 und 11 angegeben.

Was die Getriebemittel 9 betrifft, können diese biegsame Getriebeelemente 91, z.B. Riemen oder Seile sein. Wie klar insbesondere aus Figur 4 hervorgeht, umfasst der Antrieb 8 in diesem Fall eine mehrrillige Scheibe 11, wobei in den Rillen die biegsamen Getriebeelemente 91 angeordnet sind, die den Antrieb 8 mit den KoUektorkorpern 2 verbinden.

Zweckmäßiger Weise sind auch Um- und Ablenkelemente 92 für die biegsamen Getriebeelemente 91 vorgesehen. Diese Um- und Ablenkelemente können Verwendung finden sowohl wenn die biegsamen Getriebeelemente 91 zwei nicht miteinander ausgerichtete Kollektorkörper 2 verbinden als auch wenn die biegsamen Getriebeelemente 91 zwei KoUektorkorper 2 verbinden, die auf höhenversetzten Ebenen angeordnet sind, so wie in Figur 6 gezeigt ist, oder wenn die biegsamen Getriebeelemente 91 den Antrieb mit einem KoUektorkorper 2 verbinden, der gegenüber dem Antrieb 8 höhenversetzt angeordnet ist. Dieser letztere Fall liegt beispielsweise vor, wenn der Antrieb 8 für dessen Schutz vor Unwetter geschützt unter dem Dach angeordnet ist.

Um die Drehung des Kollektorkörpers 2 um die Vertikale herum zu ermöglichen und daher den KoUektorkorper 2 mit zur Sonne optimal ausgerichteten Position zu halten, können die Drehlagermittel 13 aus einer Plattform bestehen, die ihrerseits drehbar um die Vertikale herum auf dem Stützaufbau 1 gelagert ist, wie dies klar aus Figur 4 hervorgeht. Zu diesem Zwecke können Tragrollen 14 für die vertikale Stützung und seitliche Führungsrollen 15 vorgesehen sein. Diese letzteren stehen mit dem Rand der drehbaren Plattform 13 im Eingriff. In den dargestellten Beispielen besitzt die drehbare Plattform 13 die Form eines Ringes, sie könnte jedoch auch scheibenförmig sein oder eine andere zweckmäßige Form aufweisen, die ihr es erlaubt zu drehen, den KoUektorkorper 2 zu stützen und von den Getriebemittel 9 angetrieben zu werden. Beim Verbinden von zwei KoUektorkorpern 2 umfasst der entsprechende Zugkreislauf 10 zwei Trumme 10a, 10b, wie z.B. in den Figuren 3, 3a, 4a und 5 angegeben wurde. Die Abwicklung der Zugkreisläufe 10 geht insbesondere aus den Figuren 3 und 3a hervor. Der erste Trumm 10a umschlingt sich im Uhrzeigersinn um die drehbare Plattform 13 des ersten Kollektorkörpers und im Gegenuhrzeigersinn um die drehbare Plattform 13 des zweiten Kollektorkörpers 2. Es ist grundsätzlich, dass in beiden Fällen er sich längs einem Abschnitt aufwickelt, der einen Winkel einschließt, der dem Winkel der höchsten Schwenkung, die vom KoUektorkorper 2 ausgeführt wird, mindestens gleich ist. Am Ende dieses Abschnittes ist der erste Trumm 10a mit seinen Enden an den drehbaren Plattformen 13 befestigt. Der zweite Trumm 10b hingegen umschlingt sich im Gegenuhrzeigersinn um die drehbare Plattform 13 des ersten Kollektorkörpers 2 und im Uhrzeigersinn um die drehbare Plattform 13 des zweiten Kollektorkörpers 2. Auch für den zweiten Trumm 10b ist es grundsätzlich, dass er sich in beiden Fällen längs einem Abschnitt aufwickelt, der einen Winkel einschließt, der dem Winkel der höchsten Schwenkung, die vom Kollektorkörper ausgeführt wird, mindestens gleich ist. Am Ende dieses Abschnittes ist auch der zweite Trumm 10b mit seinen Enden an den drehbaren Plattformen 13 befestigt.

Immer unter Bezugnahme z.B. auf die Figuren 3 und 3a, ist der Trumm 10a in den Stellen 16a auf den beiden drehbaren Plattformen 13 befestigt, während der Trumm 10b in den Stellen 16b auf den drehbaren Plattformen 13 befestigt ist. Auch beim Verbinden des Antriebs 8 mit einem KoUektorkorper 2, umfasst der entsprechende Zugkreislauf 10 zwei Trumme 10a, 10b, wie z.B. in den Figuren 4, 4a und 5 angegeben worden ist.

Die Abwicklung der Zugkreisläufe 10 geht insbesondere aus den Figuren 4 und 4a hervor. Der erste Trumm 10a bzw. der zweite Trumm 10b schlingt sich im Uhrzeigersinn bzw. Gegenuhrzeigersinn um die drehbare Plattform 13, und zwar längs einem Abschnitt, der einen Winkel einschließt, der dem Winkel der höchsten Schwenkung, die vom Kollektorkörper 2 ausgeführt wird, mindestens gleich ist. Am Ende dieses Abschnittes ist der entsprechende Trumm 10a bzw. 10b mit seinen Enden an den drehbaren Plattformen 13 befestigt. Das andere Ende der beiden Trumme 10a, 10b ist hingegen in zwei verschiedenen Rillen der mehrrilligen Scheibe 11 des Antriebs 8 befestigt.

Unter Bezugnahme z.B. auf die Figuren 4 und 4a ist der Trumm 10a bzw. 10b des Zugkreislaufes 10, der die KoUektorkorper 2 mit dem Antrieb 8 verbindet, in der Stelle 17a bzw. 17b an der drehbaren Plattform 13 befestigt, während er an der mehrrilligen Scheibe 11 in zwei Rillen derselben befestigt ist. Was hingegen die vom nicht gezeigten Kollektorkörper 2 herkommenden Trumme 10a und 10b betrifft, sind sie, wie erläutert, an der drehbaren Plattform 13 in den Stellen 16a und 16b befestigt. Bei den in den Figuren 3, 4 und 5 dargestellten Beispielen beträgt der Winkel, der vom Abschnitt eingeschlossen wird, um den sich die Trumme 10a, 10b um die drehbaren Plattformen 13 ungefähr 240°. Der Betrag dieses Winkels hängt vom Einbauort der erfmdungsgemäßen Energiesammeivorrichtung ab und kann stark ändern. Der elektrische Teil der Kollektorvorrichtung ist, wie erwähnt, in Figur 13 schematisch dargestellt. Die in Figur 13 dargestellte KoUektorvorrichtung ist dieselbe wie die die in Figur 12 dargestellt ist und ist, beispielsweise, durch Vereinigung von vier verschiedenen Gruppen von KoUektorkorpern 2 erhalten worden. Eine erste Gruppe A von vier miteinander und mit dem Antrieb 8 verbundenen KoUektorkorpern 2 gemäß dem geradlinigen, in Figur 9 dargestellten Schema. Eine zweite- Gruppe B von fünf miteinander und mit dem Antrieb 8 verbundenen KoUektorkorpern 2 gemäß dem geradlinigen, in Figur 10 dargestellten Schema. Eine dritte Gruppe C von vier miteinander und mit dem Antrieb 8 ^"verbundenen KoUektorkorpern 2 gemäß dem in Figur 11 dargestellten U-Schema. Eine vierte Gruppe D von neun miteinander und mit dem Antrieb 8 verbundenen KoUektorkorpern 2 gemäß einem nicht symmetrischen U- Schema, unter Berücksichtigung auch eines Höhenwechsels, nach der in Figur 6 dargestellten Art, zwischen den KoUektorkorpern 2, die an den abgewandten Seiten der in den Figuren 12 und 13 im Schnitt dargestellten Mauer angeordent sind. Die zweiundzwanzig KoUektorkorper 2 sind über die elektrischen Anschlussmittel 3 zur Bildung von zwei Stromleitungen, die jeweils aus elf KoUektorkorpern 2 zusammengesetzt sind. Jede Stromleitung ist mit dem Inverter 4 verbunden und ist imstande, diesem einen Gleichstrom in der Größenordnung von 220-240 Volt zu speisen. Seinerseits ist jeder KoUektorkorper 2 imstande, mit bis zu 4 Volt Gleichstrom beizutragen.

Was in den Figuren 12 und 13 erläutert wurde ist beispielhaft. Es bestehen nämlich zahlreiche unterschiedliche Arten von KoUektorkorpern 2 und Invertern 4, die Spannungswerte aufweisen, die von den angegebenen verschieden sind.

Die Betriebsweise der erfmdungsgemäßen Energiekollektorvorrichtung ist wie folgt. Es ist bekannt, dass durch die Erdumlaufbahn und die Rotationsbewegung der Erde um sich selbst, diese an eine Bahn am Himmel gebunden ist. Diese Bahn ist an jeder Stelle der Erde und an jedem Tag verschieden. Um diese Bahn zu erfassen wurden schon sogenannte sun tracking Systems, d.h. Sonnenfolgervorrichtungen 6 hergestellt, die imstande sind, die Position der Sonne am Himmel im Verlaufe der Zeit zu erfassen und mitzuteilen.

Diese Sonnenfolgervorrichtung 6 teilt ständig der Schalttafel 7 die Position der Sonne- am Firmament mit. Die Schalttafel 7 überprüft, ob die Ausrichtung der Kollektorkörper 2 bezüglich der Sonne optimal ist und ob der Wirkungsgrad der Vorrichtung nicht beeinträchtigt ist. Im gegenteiligen Fall steuert die Schalttafel 7 den Antrieb 8, damit er eine zweckmäßige Drehung ausführt, die nach Übermittlung über die mehrrillige Scheibe 11 und die Getriebemittel 9, z.B. die biegsamen Getriebeelemente 91, auf die KoUektorkorper 2, diese letzteren auf optimale Art und Weise senkrecht zu den auf sie einfallenden Sonnenstrahlen ausrichtet.

Eine solche Drehung wird jedes Mal durchgeführt, wenn dies erforderlich ist. Die KoUektorkorper 2 können so auf optimaler Weise Gleichstromenergie erzeugen. Diese Gleichstromenergie wird über die elektrische Anschlussmittel 3 dem Inverter 4 zugeleitet, der sie in für die Benutzung verfügbare Wechselstromenergie umwandelt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Sonnenenergiekollektorvorrichtung zum Absorbieren von Sonnenergie und zu derer

Umwandlung in elektrische Energie, umfassend: einen Stützaufbau (1) zur Verankerung der Vorrichtung, eine Vielzahl von Sonnenenergiekollektorkörpern (2), die jeweils auf dem Stützaufbau

(1) derart drehbar gelagert sind, dass eine selbsttätige Drehung derselben um die

Vertikale erlaubt wird,

Drehlagermittel (13), um jeden der KoUektorkorper (2) auf dem Stützaufbau (1) drehbar zu tragen, elektrische Anschlussmittel (3), um die KoUektorkorper (2) elektrisch miteinander zu verbinden, einen Inverter (4), der mit den KoUektorkorpern (2) elektrisch verbunden ist, um die von diesen erzeugte Gleichstromenergie in Wechselstrom umzuwandeln, Antriebsmittel (5), die auf die KoUektorkorper (2) wirken, um sie um die Vertikale herum zu drehen, eine Sonnenfolgervorrichtung (6), um in jedem Augenblick die Position der Sonne am

Firmament festzustellen, eine Schalttafel (7), um die Antriebsmittel (5) automatisch zu steuern und um in Abhängigkeit der Sonnenposition am Firmament die KoUektorkorper (2) um die

Vertikale zu drehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (5) einen einzigen Antrieb (8) und

Getriebemittel (9), um den Kollektorkörpern (2) die vom' Antrieb (8) erzeugte

Bewegung zu übertragen, umfassen, wobei die Getriebemittel (9) die KoUektorkorper (2) miteinander und mindestens einen der Kollektorkörper (2) mit dem Antrieb (8) verbinden, sodass eine Drehung des Antriebs (8) die Wirkung mit sich bringt, dass alle

Kollektorkörpern (2) eine gemeinsame Bewegung um die Vertikale herum durchführen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebemittel (9) Zugkreisläufe (10)' bilden, von denen mindestens einer einen Kollektorkörper (2) mit dem Antrieb verbindet, während jeder der anderen zwei Kollektorkörper (2) miteinander verbindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebemittel (9) biegsame Getriebeelemente (91) sind und der Antrieb (8) eine mehrrillige Scheibe (11) umfasst, wobei in den Rillen die biegsamen Getriebeelemente (91) angeordnet sind, die den Antrieb (8) mit den KoUektorkorpern (2) verbinden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die biegsamen Getriebeelemente (91) Seile oder Riemen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie Um- und Ablenkelemente (92) für die biegsamen Getriebeelemente (91) umfasst, die zwei zueinander nicht ausgerichtete Kollektorkörper (2) verbinden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie Um- und Ablenkelemente (92) für die biegsamen Getriebeelemente (91) umfasst, die zwei KoUektorkorper (2) verbinden, die auf höhenversetzten Ebenen angeordnet sind oder den Antrieb (8) mit einem Kollektorkörper (2) verbinden, der gegenüber dem Antrieb (8) höhenversetzt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehlagermittel (13) aus einer Plattform (13) bestehen, die ihrerseits drehbar um die Vertikale herum auf dem Stützaύfbau (1) gelagert ist, und dass jeder zwei Kollektorkörper (2) miteinander verbindende Zugkreislauf (10) zwei Trumme umfasst, von denen ein erster Trumm (10a) sich im Uhrzeigersinn um die drehbare Plattform (13) des ersten Kollektorkörpers (2) und im Gegenuhrzeigersinn um die drehbare Plattform (13) des zweiten Kollektorkörpers (2) umschlingt, wobei in beiden Fällen derTrumm sich längs einem Abschnitt aufwickelt, der einen Winkel einschließt, der dem Winkel der höchsten Schwenkungt, die vom KoUektorkorper (2) ausgeführt wird, mindestens gleich ist am Ende welchen Abschnittes der erste Trumm (10a) mit seinen Enden an den drehbaren, Plattformen (13) befestigt ist, und ein zweiter Trumm (10b) sich im Gegenuhrzeigersinn um die drehbare Plattform (13) des ersten Kollektorkörpers (2) und im Uhrzeigersinn um die drehbare Plattform (13) des zweiten Kollektorkörpers (2) umschlingt, in beiden Fällen längs einem Abschnitt, der einen Winkel einschließt, der dem Winkel der höchsten Schwenkung, die vom KoUektorkorper (2) ausgeführt wird, mindestens gleich ist, am Ende welchen Abschnittes auch der zweite Trumm (10b) mit seinen Enden an den drehbaren Plattformen (13) befestigt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehlagermittel (13) aus einer Plattform (13) bestehen, die ihrerseits drehbar um die Vertikale herum auf dem Stützaufbau (1) gelagert ist, und dass jeder den Antrieb (8) und einen KoUektorkorper (2) miteinander verbindende Zugkreislauf (10) zwei Trumme umfasst, von denen ein erster Trumm (10a) bzw. ein zweiter Trumm (10b) sich im Uhrzeigersinn bzw. Gegenuhrzeigersinn um die drehbare Plattform (13) längs einem Abschnitt umschlingt, der einen Winkel einschließt, der dem Winkel der höchsten Schwenkung, die vom Kollektorkörper ausgeführt wird, mindestens gleich ist, am Ende welchen Abschnittes der Trumm mit seinen Enden an der drehbaren Plattformen (13) befestigt ist, wobei das andere Ende der beiden Trumme (10a, 10b) in zwei verschiedenen Rillen der mehrrilligen Scheibe (11) des Antriebs (8) befestigt ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die KoUektorkorper (2) fotovoltaische Solarplatten sind.