WO2013143849A1 - Schienenfahrzeug mit solarzelle - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a rail vehicle with solar cell
- the energy supply of rail vehicles, in particular passenger rail vehicles is usually made from the drive vehicle.
- This drive vehicle locomotive or railcar
- This drive vehicle conducts electrical energy to the
- Auxiliary generator is in operation.
- Other power supplies, such as axle generators operate only while driving, while still others (accumulators) are limited and
- the invention is therefore based on the object
- Embodiments are the subject of subordinate claims.
- Rail vehicle constructed with a solar cell, which comprises at least one solar cell, which on the outer skin of the
- the at least one solar cell is movably mounted and between a
- the advantage can be achieved to equip a rail vehicle with solar cells, which in certain
- the rail vehicle comprises at least one solar cell, wherein in general a plurality of solar cells
- the edges or rear sides of the solar cell encloses and as an essential feature comprises a rotary or sliding bearing.
- the solar cell by means of a
- the light-receiving surface is the outer skin of the
- the plate itself is arranged so that the solar cell rests in an inactive position on this plate. In this way, the light-absorbing surface of the solar cell is optimally protected. In a further development of the invention, it is recommended to equip the plate itself with one (or more) solar cells. This allows the available space at the
- the invention accordingly comprises at least one fixed and one movably mounted solar cell.
- a further embodiment of the invention provides, the solar cell by means of a sliding movement between the
- the support frame and the outer skin of the rail vehicle with suitable storage facilities such as guide rails, roller bearings, etc. are equipped.
- a cover can be provided, under which the solar cell is pushed in inactive position.
- Another way to cover the solar cell in an inactive position is to insert it into a suitable recess of the outer skin.
- the solar cells can be provided over the entire length of the rail vehicle, or a part of the length of the rail vehicle can be equipped with solar cells.
- the solar cells are preferably on the roof of the
- Rail vehicle arranged, since such a particularly good exposure to sunlight.
- Sunlight usually at less favorable angles or is parked next to each other vehicles
- a seal can be provided which prevents the access of abrasive material to the light-receiving surface of the solar cell in the inactive position, or greatly reduced.
- a seal can be made, for example, as a rubber lip, which is either arranged on the support frame along the contours of the solar cell or be part of each surface on which the solar cell (or the support frame) rests in an inactive position.
- brush seals can be used.
- the drive of the mobile storage of the solar cells is generally done manually. This is particularly advantageous because it can eliminate any power-assisted drive components.
- the operation of the movable storage takes place in practice only rarely, especially before
- a further advantageous embodiment of the invention provides to arrange the solar cell in the operating position at a distance from the outer skin of the rail vehicle.
- Rail vehicle to be able to reduce significantly in strong sunlight.
- the distance between the solar cell and the (outer) skin acts as a thermal insulator against the radiant heat, the rail vehicle is thus shaded by the solar cells in direct sunlight, whereby a substantially lower surface temperature of the (roof) outer skin is achieved. This makes it possible to increase the required cooling capacity of the rail vehicle
- Fig.l A rail vehicle with solar cell - unfolded.
- Fig.2 A rail vehicle with solar cell - folded.
- Fig.3 A rail vehicle with solar cell - sliding bearing.
- Fig.4 Foldable mounted solar cell - unfolded.
- Fig.5 Foldable mounted solar cell - folded.
- Fig.l shows an example and schematically a rail vehicle with solar cell in the unfolded position (operating position). It is a section across the longitudinal direction through the
- FIG. 1 Roof structure of a rail vehicle 1 shown.
- two solar cells 2 are arranged to be movable.
- the solar cells 2 are rotatable about a respective rotary joint 7.
- a plate 3 is in the upper, in
- Solar cells 2 are in the operating position, their light-receiving surfaces are facing away from the outer skin of the rail vehicle 1.
- Shell of the rail vehicle 1 is arranged. Further
- Support frames are in the schematic diagram Fig.l to
- FIG. 2 shows by way of example and schematically a rail vehicle with a solar cell in the folded-in position (inactive position). It is the rail vehicle 1 from Figl. shown, wherein the solar cells 2 are in an inactive position. The Solar cells 2 are folded down and abut against the plates 3. Further details, such as possibly provided seals are not shown for simplicity. 3 shows an example and schematically a rail vehicle with solar cell with sliding bearing. It is shown a further embodiment of the invention, in which the solar cells 2 in a recess in the roof area of the
- Rail vehicle 1 are slidably mounted. In this
- the recess is through the
- the solar cells 2 are for
- Clarification of the function shown unilaterally in operating as well as inactive position Such a
- the solar cells are, as in the embodiment according to Fig.l and 2 spaced from the roof outer skin, so that in this embodiment, a
- FIG. 4 shows by way of example and schematically a foldable mounted solar cell in the unfolded position
- the solar cell 2 is enclosed by a support frame 5.
- the support frame 5 is rotatably connected by means of a pivot bearing 7 with a plate 3.
- the plate 3 is similar to the rotatably mounted part (support frame 5 and solar cell 2) of the entire solar cell device equipped with a fixed solar cell 10. Furthermore, the plate 3 with a circumferential Seal 6 equipped, which is the light-receiving
- FIG. 5 shows by way of example and schematically a foldable mounted solar cell in the folded position (inactive position). It is the embodiment of Figure 4 in
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Abstract
Schienenfahrzeug (1) mit Solarzelle (2), bei welchem mindestens eine Solarzelle (2) an der Außenhaut (8) des Schienenfahrzeug (1) vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Solarzelle (2) beweglich gelagert ist und zwischen einer Betriebsposition und einer inaktiven Position bewegbar ist, wobei in der inaktiven Position die lichtaufnehmende Oberfläche der mindestens einen Solarzelle (2) verdeckt ist.
Description
Beschreibung
Schienenfahrzeug mit Solarzelle
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit Solarzelle,
Stand der Technik
Die Energieversorgung von Schienenfahrzeugen, insbesondere Passagierschienenfahrzeugen erfolgt gebräuchlicherweise aus dem Antriebsfahrzeug. Dieses Antriebsfahrzeug (Lokomotive bzw. Triebwagen) leitet elektrische Energie an die
angekuppelten Wagen weiter. Bei Diesellokomotiven ist es dabei erforderlich, dass der Hauptantrieb bzw. ein
Hilfsgenerator in Betrieb ist. Andere Energieversorgungen, wie Achsgeneratoren wirken nur während der Fahrt, während wieder andere (Akkumulatoren) nur beschränkte und
erschöpfbare Energiekapazitäten aufweisen. Für Verbraucher mit geringer Leistungsaufnahme, wie Fahrzeugelektronik, Batterieladegeräte oder ähnliche bietet sich der Einsatz von Solarzellen an, mittels welcher diese Geräte unabhängig von einer zentralen Energieversorgung betrieben werden können, insbesondere auch bei stehenden, abgekuppeltem Fahrzeug. Außerdem bedienen sich Solarzellen einer natürlichen und nicht erschöpfbaren, nachhaltigen Energiequelle. Der Einsatz von Solarzellen an Schienenfahrzeugen ist in WO2007090966A beschrieben, wobei flexible Solarzellen zum Einsatz kommen, die sich der Dachkontur anpassen. Diese Konstruktion ist für Schienenfahrzeuge für den Einsatz bei erschwerten
Umweltbedingungen nicht vorteilhaft. In extrem heißen
Gebieten, bzw. Gebieten mit häufig auftretenden abrasiven Belastungen der Außenhaut (Sandstürme) sind
Solarzellenanordnungen gemäß dem Stand der Technik nicht einsetzbar, da diese abrasive Belastung zu einer Trübung der Solarzellenoberfläche führt, wodurch deren Leistung
beeinträchtigt wird. Weiters erweist sich der auf den
Solarzellen verbleibende Sand als äußerst nachteilig, wenn ein solches besandetes Fahrzeug einer maschinellen Wäsche unterzogen wird. Die Solarzellenoberfläche wird durch die Einwirkung der Sand-Wasser-Waschbürstenkombination
beschädigt .
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Schienenfahrzeug mit Solarzellen anzugeben, welches für den Einsatz bei abrasiven Umgebungsbedingungen geeignet ist.
Die Aufgabe wird durch ein Schienenfahrzeug mit Solarzellen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche. Dem Grundgedanken der Erfindung nach wird ein
Schienenfahrzeug mit Solarzelle aufgebaut, welches mindestens eine Solarzelle umfasst, die an der Außenhaut des
Schienenfahrzeugs vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Solarzelle beweglich gelagert ist und zwischen einer
Betriebsposition und einer inaktiven Position bewegbar ist, wobei in der inaktiven Position die lichtaufnehmende
Oberfläche der mindestens einen Solarzelle verdeckt ist.
Dadurch ist der Vorteil erzielbar, ein Schienenfahrzeug mit Solarzellen ausstatten zu können, welche in bestimmten
Betriebszuständen des Schienenfahrzeugs in eine inaktive Position gebracht werden können, in welcher sie von
Umwelteinflüssen geschützt sind. Insbesondere bei stark abrasiven Umweltbedingungen (z.B. Sandstürme) oder
Waschvorgängen im Anschluß an die Besandung können die
Solarzellen dabei in eine geschützte Position gebracht werden .
Erfindungsgemäß umfasst das Schienenfahrzeug mindestens eine Solarzelle, wobei im Allgemeinen mehrere Solarzellen
eingesetzt werden. Diese Solarzellen werden
vorteilhafterweise in einen Trägerrahmen eingebaut, der die Solarzelle (n) mechanisch stützt, die Kanten bzw. Rückseiten der Solarzellen umschließt und als wesentliches Merkmal eine Dreh- bzw. Schiebelagerung umfasst.
Erfindungsgemäß kann die Solarzelle mittels einer
Drehbewegung von der Betriebsposition in die inaktive
Position gebracht werden. Dabei ist es insbesondere
vorteilhaft, die Drehachse an einer Längskante der
Solarzelle, bzw. des Trägerrahmens vorzusehen und diese Drehachse in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs
auszurichten. Solcherart kann der Wechsel von der
Betriebsposition in die inaktive Position durch eine einfache Klappbewegung erfolgen. In inaktiver Position ist die lichtaufnehmende Oberfläche dabei der Außenhaut des
Schienenfahrzeugs zugewandt und somit vor Beschädigung geschützt .
Die Rückseite der Solarzellen, bzw. jeder Teil des
Trägerrahmens welcher in inaktiver Position den
Umwelteinflüssen ausgesetzt ist, ist entsprechend robust und unempfindlich gegen abrasive Einflüsse auszuführen.
Weiters ist es vorteilhaft, an der Dachaußenhaut des
Schienenfahrzeugs eine Platte vorzusehen, welche so
angeordnet ist, dass die Solarzelle in inaktiver Position auf dieser Platte aufliegt. Solcherart ist die lichtaufnehmende Oberfläche der Solarzelle optimal geschützt. In weiterer Fortbildung der Erfindung empfiehlt es sich, die Platte selbst mit einer (oder mehreren) Solarzellen auszustatten. Dadurch kann der zur Verfügung stehende Platz an der
Dachaußenhaut besser genützt werden. In dieser
Ausführungsform umfasst die Erfindung demgemäß mindestens eine feststehende und eine beweglich gelagerte Solarzelle.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Solarzelle mittels einer Schiebebewegung zwischen der
Betriebs- und der inaktiven Position zu bewegen. Dabei sind der Trägerrahmen sowie die Außenhaut des Schienenfahrzeugs mit geeigneten Lagereinrichtungen wie Führungsschienen, Rollenlagerungen etc. auszustatten. Weiters kann dabei eine Abdeckhaube vorgesehen werden, unter welche die Solarzelle in inaktiver Position geschoben wird. Eine weitere Möglichkeit die Solarzelle in inaktiver Position abzudecken besteht darin, sie in eine geeignete Ausnehmung der Außenhaut einzuschieben .
Erfindungsgemäß können die Solarzellen über die gesamte Länge des Schienenfahrzeugs vorgesehen sein, oder es kann ein Teil der Länge des Schienenfahrzeugs mit Solarzellen ausgestattet sein .
Es ist besonders empfehlenswert, eine Mehrzahl von
Trägerrahmen vorzusehen, sodass diese Trägerrahmen mehrere
Klappen bilden, die nebeneinander an der Dachaußenhaut angeordnet sind. Dadurch ist der Vorteil erzielbar, das Gewicht jeder einzelnen dieser Klappenartigen
Solarzelleneinheiten so gering halten zu können, dass eine manuelle Betätigung möglich ist. Wird ein Trägerrahmen über die gesamte Länge eines Schienenfahrzeugs ausgeführt, so kann er aufgrund seines Gewichts im Allgemeinen nicht mehr manuell bewegt werden. Ebenso neigen Trägerrahmen dieser großen Länge beim Betätigungsvorgang zur Verwindung wobei eine
Beschädigungsgefahr für die Solarzellen entsteht.
Die Solarzellen werden vorzugsweise am Dach des
Schienenfahrzeugs angeordnet, da solcherart eine besonders gute Beaufschlagung mit Sonnenlicht erzielt. Prinzipiell ist eine Seitenwand eines Schienenfahrzeugs auch für die
Anordnung von Solarzellen geeignet, aber diese Anordnung weist Nachtteile auf, beispielsweise erfolgt die
Sonneneinstrahlung dabei meist unter ungünstigeren Winkeln bzw. ist bei nebeneinander geparkten Fahrzeugen eine
Beschattung zu erwarten. Ebenfalls sind die Fensteröffnungen von Passagierfahrzeugen störend für eine optimale Anordnung von Solarzellen.
In weiterer Fortbildung der Erfindung kann eine Dichtung vorgesehen werden, die den Zutritt von abrasiven Material zu der lichtaufnehmenden Oberfläche der Solarzelle in inaktiver Position verhindert, bzw. stark vermindert. Eine solche Dichtung kann beispielsweise als Gummilippe ausgeführt werden, welche entweder am Trägerrahmen entlang der Umrisse der Solarzelle angeordnet ist oder Teil jeder Fläche sein, auf welcher die Solarzelle (bzw. der Trägerrahmen) in inaktiver Position aufliegt.
Neben den erwähnten Gummidichtungen können auch Bürstendichtungen eingesetzt werden.
Ein weiterer Vorteil dieser Dichtungen liegt in der
Verhinderung von Geräuschen bei Fahrten mit den Solarzellen in inaktiver Position.
Der Antrieb der beweglichen Lagerung der Solarzellen erfolgt im Allgemeinen manuell. Dies ist insbesondere Vorteilhaft, da dadurch jegliche kraftunterstützte Antriebskomponenten entfallen können. Die Betätigung der beweglichen Lagerung erfolgt in der Praxis nur selten, insbesondere vor dem
Eintreffen von Sandstürmen, vor einem Waschvorgang oder bei längerem Stillstand des Fahrzeugs wenn keine elektrische Energie aus den Solarzellen gewonnen werden soll.
Ein weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Solarzelle in Betriebsposition beabstandet von der Außenhaut des Schienenfahrzeugs anzuordnen. Dadurch ist der Vorteil erzielbar, die Wärmeeinbringung in das
Schienenfahrzeug bei starker Sonneneinstrahlung wesentlich reduzieren zu können. Der Abstand zwischen der Solarzelle und der (Dach) außenhaut wirkt als thermischer Isolator gegen die Strahlungswärme, das Schienenfahrzeug ist dadurch auch in direkter Sonneneinstrahlung durch die Solarzellen beschattet, wodurch eine wesentlich niedrigere Oberflächentemperatur der (Dach-) Außenhaut erzielt wird. Dadurch ist es möglich, die erforderliche Kühlleistung des Schienenfahrzeugs zu
reduzieren .
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen beispielhaft:
Fig.l Ein Schienenfahrzeug mit Solarzelle - ausgeklappt.
Fig.2 Ein Schienenfahrzeug mit Solarzelle - eingeklappt.
Fig.3 Ein Schienenfahrzeug mit Solarzelle - Schiebelagerung. Fig.4 Klappbar gelagerte Solarzelle - ausgeklappt.
Fig.5 Klappbar gelagerte Solarzelle - eingeklappt.
Ausführung der Erfindung
Fig.l zeigt beispielhaft und schematisch ein Schienenfahrzeug mit Solarzelle in ausgeklappter Position (Betriebsposition) . Es ist ein Schnitt quer zur Längsrichtung durch die
Dachstruktur eines Schienenfahrzeugs 1 dargestellt. An der Außenhaut des Schienenfahrzeugs 1 sind zwei Solarzellen 2 beweglich angeordnet. Die Solarzellen 2 sind um jeweils ein Drehgelenk 7 drehbar. Eine Platte 3 ist im oberen, im
Wesentlichen waagrechten Dachbereich angeordnet. Die
Solarzellen 2 befinden sich in Betriebsposition, ihre lichtaufnehmenden Oberflächen sind von der Außenhaut des Schienenfahrzeugs 1 abgewandt. Die Platten 3 und die
Solarzellen 3 sind in einem bestimmten Abstand von der
Außenhaut des Schienenfahrzeugs 1 angeordnet. Weitere
Bauteile, insbesondere Befestigungsbauteile sowie ein
Trägerrahmen sind in der Prinzipskizze Fig.l zur
Vereinfachung nicht dargestellt.
Fig.2 zeigt beispielhaft und schematisch ein Schienenfahrzeug mit Solarzelle in eingeklappter Position (inaktive Position) . Es ist das Schienenfahrzeug 1 aus Figl . dargestellt, wobei sich die Solarzellen 2 in inaktiver Position befinden. Die
Solarzellen 2 sind umgeklappt und liegen an den Platten 3 an . Weitere Details, wie ggf. vorgesehene Dichtungen sind zur Vereinfachung nicht dargestellt. Fig.3 zeigt beispielhaft und schematisch ein Schienenfahrzeug mit Solarzelle mit Schiebelagerung. Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher die Solarzellen 2 in eine Ausnehmung im Dachbereich des
Schienenfahrzeugs 1 schiebbar gelagert sind. In diesem
Ausführungsbeispiel wird die Ausnehmung durch die
Dachaußenhaut und eine von der Dachaußenhaut beabstandete Abdeckhaube 4 gebildet. Die Solarzellen 2 sind zur
Verdeutlichung der Funktion jeweils einseitig in Betriebs- sowie inaktiver Position dargestellt. Ein solcher
Betriebszustand ist im realen Betrieb eines Schienenfahrzeugs
1 nicht gebräuchlich, jedoch möglich. Weiter Bauteile, z.B. entsprechende Schiebeführungen sind zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt. Die Solarzellen sind, wie in der Ausführungsform gemäß Fig.l und 2 von der Dachaußenhaut beabstandet, sodaß auch in dieser Ausführungsform ein
Beschattungseffekt der Dachaußenhaut entsteht.
Fig.4 zeigt beispielhaft und schematisch eine klappbar gelagerte Solarzelle in ausgeklappter Position
(Betriebsposition) . Es ist eine drehbar gelagerte Solarzelle
2 dargestellt, welche an der Außenhaut 8 eines
Schienenfahrzeugs angeordnet ist. Die Solarzelle 2 ist von einem Trägerrahmen 5 eingefasst. Der Trägerrahmen 5 ist mittels einer Drehlagerung 7 mit einer Platte 3 drehbar verbunden. Die Platte 3 ist ähnlich wie der drehbeweglich gelagerte Teil (Trägerahmen 5 und Solarzelle 2) der gesamten Solarzelleneinrichtung mit einer feststehenden Solarzelle 10 ausgestattet. Weiters ist die Platte 3 mit einer umlaufenden
Dichtung 6 ausgestattet, welche die lichtempfangende
Oberfläche der Solarzelle 2 sowie der feststehenden
Solarzelle 10 in inaktiver Position vor Beschädigung schützt. Weitere Bauteile, insbesondere Befestigungsbauteile für die Befestigung der Platten-Solarzelleneinheit an der
Dachaußenhaut sind in Fig.4 zur Vereinfachung nicht
dargestellt .
Fig.5 zeigt beispielhaft und schematisch eine klappbar gelagerte Solarzelle in eingeklappter Position (inaktive Position) . Es ist die Ausführungsform nach Fig.4 in
geschlossener, eingeklappter Position (inaktive Position) dargestellt .
Liste der Bezeichnungen
1 Schienenfahrzeug
2 Solarzelle
3 Platte
4 Abdeckhaube
5 Trägerrahmen
6 Dichtung
7 Drehlagerung
8 Außenhaut
9 Abstand
10 Solarzelle feststehend
Claims
Patentansprüche
1. Schienenfahrzeug (1) mit Solarzelle (2), dadurch
gekennzeichnet, dass mindestens eine Solarzelle (2) an der Außenhaut (8) des Schienenfahrzeug (1) vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Solarzelle (2) beweglich gelagert ist und zwischen einer Betriebsposition und einer inaktiven Position bewegbar ist, wobei in der inaktiven Position die lichtaufnehmende Oberfläche der mindestens einen Solarzelle (2) verdeckt ist.
2. Schienenfahrzeug (1) mit Solarzelle (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Solarzelle (2) drehbeweglich gelagert ist.
Schienenfahrzeug (1) mit Solarzelle (2) nach Anspruch
2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse der drehbeweglich gelagerten Solarzelle (2) in
Längsrichtung des Schienenfahrzeugs (1) ausgerichtet ist .
Schienenfahrzeug (1) mit Solarzelle (2) nach Anspruch oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse de drehbeweglich gelagerten Solarzelle (2) an einer
Längskante der mindestens einen Solarzelle (2)
angeordnet ist.
Schienenfahrzeug (1) mit Solarzelle (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Platte (3) vorgesehen ist, welche an der Außenhaut (8) fest angeordnet ist und welche in inaktiver Position durch die Solarzelle (2) abgedeckt ist.
6. Schienenfahrzeug mit Solarzelle (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (3) mit einer feststehenden Solarzelle (10) ausgestattet ist.
7. Schienenfahrzeug (1) mit Solarzelle (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Solarzelle (2) schiebebeweglich gelagert ist.
8. Schienenfahrzeug (1) mit Solarzelle (2) nach Anspruch
7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieberichtung der mindestens einen Solarzelle (2) quer zur Längsrichtung des Schienenfahrzeugs (1) ausgerichtet ist.
9. Schienenfahrzeug (1) mit Solarzelle (2) nach Anspruch
8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Solarzelle (2) in der inaktiven Position von einer Abdeckhaube (4) verdeckt ist.
10. Schienenfahrzeug (1) mit Solarzelle (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Solarzelle (2) in einen Trägerrahmen (5) eingebaut ist, welcher eine Dreh- bzw.
Schiebelagerung umfasst.
11. Schienenfahrzeug (1) mit Solarzelle (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Solarzelle (2) in Betriebsposition von der Außenhaut (8) des Schienenfahrzeugs (1) beabstandet ist (9) .
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