DE102004002900A1 - Solarmodul mit Kühlvorrichtung - Google Patents

Abstract

Ein Solarmodul (1) für die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie besitzt eine den Solarzellen (1a) zugeordnete Kühlvorrichtung (Kv). Im Kühlkreislauf (KR) befindet sich zudem ein Wärmetauscher (WT) für das flüssige Kühlmittel (KM).

Description

• Die Erfindung betrifft ein Solarmodul für die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen Strom.
• Ein Nachteil derartiger Anlagen besteht bislang darin, dass sich bei starker Sonneneinstrahlung die Module derart aufheizen, dass die Stromerzeugung ganz erheblich sinkt. Da die heiße Luft auch hinter den Modulen, die meist in Winkeln zwischen 25° und 45° dicht über den Dachplatten montiert werden, nach oben steigt, werden die obersten Module am heißesten. Da alle Zellen hintereinander geschaltet sind, begrenzen die heißesten Zellen den Gesamtstrom am meisten.
• Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, durch geeignete Maßnahmen diesen Nachteil zu beheben, sprich für eine möglichst gleichmäßige Kühlung der Solarzellen zu sorgen. Die generelle Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale und Weiterbildungen des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens.
• Die Zeichnungen samt Bezugszeichenliste und zugehöriger Beschreibung dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
• Es zeigen
• 1 – ein Anlagenschema der Erfindung
• 2 – die Vorderansicht eines Solarmoduls in verkürzter Darstellung und
• 3 – als Einzelheit eine Schnittdarstellung gemäß der Linie A-A aus 2
• Auf ein Photovoltaikmodul wird ein Aluminiumrahmen mit bruchsicherer Scheibe mit Antireflexionsoberfläche und wasserdichter Gummidichtung aufgespannt. Der Aluminiumrahmen ist unten mit vielen Düsen unterschiedlicher Größe so ausgestattet, dass Wasser oder eine andere klare Kühlflüssigkeit den schmalen Zwischenraum gleichmäßig durchströmen und ohne zusätzlichen Druckaufbau wieder verlassen kann. Der Solarmodulrahmen wird durch Querstreben verstärkt, um den Wasserdruck abzufangen.
• Im Sommer können die Solarmodule bis ca. 100°C heiß werden. Dadurch sinkt die Stromerzeugung sehr stark. Durch den aufgesetzten Kühlrahmen erfolgt über die Kühlflüssigkeit und einen Wärmetauscher eine starke Reduzierung der Temperatur. Die Leistung der Solarzellen steigt wesentlich an, und das gewonnene Warmwasser kann z. B. im Hausgebrauch verwendet werden.
• Eine vorhandene Dachfläche kann somit zur photovoltaischen Stromgewinnung und gleichzeitig zur Warmwassergewinnung optimal genutzt werden. Die Installation erfolgt mit dem Montagesystem für die Photovoltaik. Sie wird dadurch baulich sehr einfach.
• Für die Erwärmung von Wasser in Schwimmbecken könnte dieses z.B. direkt durch die Kühlfläche gepumpt werden.
• Für den Winterbetrieb können die Kühlrahmen zudem abgenommen werden.
• Alternativ kann eine frostsichere Kühlflüssigkeit verwendet werden und diese erwärmt durch den oder die Kühlrahmen geschickt werden, um Schnee abzutauen, der unter Umständen wochenlang auf den Modulen liegen bliebe und eine Stromerzeugung verhindert.

1

plattenförmiges Solarmodul

1a

Solarzellen

2

Halterahmen für Pos. 1 und 1a

3

bruchsichere, antireflexionsbeschichtete Glasscheibe

4

Rahmen der Kühlvorrichtung Kv

5

Dichtung

6

Verteilerleiste

7

Verteilerleiste

8

Lochung

B

offener Ausgleichsbehälter

H

Hohlraum für Kühlmittel Km

Km

Kühlmittel

KR

Kühlkreislauf

Kv

Kühlvorrichtung

P

Pumpe

V

Ventil

WT

Wärmetauscher

S₁

Plattenstirnseite (oben)

S₂

Plattenstirnseite (unten)

Claims (6)

1. Solarmodul für die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen Strom, gekennzeichnet durch die Zuordnung einer Kühlvorrichtung (Kv) zu den Solarzellen (1a).
2. Solarmodul nach Anspruch 1, bei dem eine Vielzahl von Solarzellen (1a) in einem Halterahmen (2) zu einem plattenförmigen Element (1) zusammengefasst sind, gekennzeichnet durch ein auf den Halterahmen (2) der Solarzellen (1a) aufgesetztes, von einer Kühlflüssigkeit durchströmtes, ebenfalls plattenförmiges Kühlelement (Kv).
3. Solarmodul nach den Ansichten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Kühlelement (Kv) aus einer bruchsicheren Glasscheibe (3) mit Antireflexionsoberfläche besteht, die über einen zum Halterahmen (2) der Solarzellen (1a) hin abgedichteten (5), weiteren Rahmen (4) mit Bildung eines Hohlraumes (H) zu den Solarzellen (1a) auf dem Halterahmen (2) letzterer lösbar aufgesetzt ist.
4. Solarmodul nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Zuordnung eines Wärmetauschers (WT) im Kühlmittelkreislauf (KR).
5. Solarmodul nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet dass als Kühlflüssigkeit (KM) Wasser dient, welches über je eine mit Lochungen (8) versehene Verteilerleiste (6 bzw 7) an einer der Plattenstirnseiten (S₁) zu- und an der Stirnseite (S₂) nach Durchströmen des Kühlhohlraumes (H) wieder abgeführt wird.
6. Solarmodul nach Anspruch 5 gekennzeichnet durch unterschiedliche Dimensionierung der Lochungen (8) in den Verteilerleisten (6 bzw. 7).