DE29719900U1 - Power generation facility - Google Patents
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Description
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B/34.318/70-RLB/34.318/70-RL
Die Erfindung betrifft eine Energieerzeugungseinrichtung zur Montage auf einem Ziegeldach, mit einem Flächenelement, das ein Fotovoltaikelement aufweist.The invention relates to an energy generation device for mounting on a tiled roof, with a surface element that has a photovoltaic element.
Derartige Energieerzeugungseinrichtungen werden bspw. auf einem vorhandenen Dach eines Gebäudes angebracht, um Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Bei diesen bekannten Energieerzeugungseinrichtung macht sich das relativ große Flächenelement auf dem Gebäudedach optisch mehr oder weniger störend bemerkbar. Gleiches gilt für die bekannten Sonnenkollektoren zur Warmwasserbereitung.Such energy generation devices are, for example, installed on an existing roof of a building in order to convert solar energy into electrical energy. With these well-known energy generation devices, the relatively large surface element on the roof of the building is visually more or less disturbing. The same applies to the well-known solar collectors for heating water.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Energieerzeugungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die oben erwähnten Mängel nicht aufweist, d.h. welche sich auf einem Gebäudedach nicht störend bemerkbar macht.The invention is based on the object of creating an energy generation device of the type mentioned at the beginning, which does not have the defects mentioned above, i.e. which does not cause any disturbance on a building roof.
Diese Aufgabe wird bei einer Energieerzeugungseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dasThis object is achieved in an energy generating device of the type mentioned above in that the
Flächenelement ein einen Hohlraum bildendes Flachgehäuse mit einer Rückenfläche und mit einer Frontfläche aufweist, wobei das Flachgehäuse die äußere Form mindestens eines Dachziegels, eines Abschnittes einer Dachziegelreihe oder einen Flächenabschnitt eines Dachziegelfeldes aufweist, die Frontfläche des Flächenelementes lichtdurchlässig ist und im Inneren des Flächenelementes das Fotovoltaikelement vorgesehen ist, der Hohlraum des Flächenelementes mit einem Wärmeträgerfluid gefüllt ist, das Flächenelement einen Fluid-Einlaß und einen Fluid-Auslaß aufweist, und das Fotovoltaikelement mit am Flächenelement vorgesehenen Anschlußkontakten verbunden ist.Surface element has a flat housing forming a cavity with a back surface and a front surface, whereby the flat housing has the external shape of at least one roof tile, a section of a row of roof tiles or a surface section of a roof tile field, the front surface of the surface element is translucent and the photovoltaic element is provided in the inside of the surface element, the cavity of the surface element is filled with a heat transfer fluid, the surface element has a fluid inlet and a fluid outlet, and the photovoltaic element is connected to connection contacts provided on the surface element.
Die erfindungsgemäße Energieerzeugungseinrichtung weist den Vorteil auf, daß es durch die Ausbildung des Flächenelementes als Flachgehäuse, dessen äußere Form die Gestalt mindestens eines Dachziegels, eines Abschnittes einer Dachziegelreihe oder eines Flächenabschnittes eines Dachziegelfeldes aufweist, sich auf dem jeweiligen Gebäudedach in keiner Weise optisch störend bemerkbar macht, sondern in das jeweilige Dach integriert ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Energieerzeugungseinrichtung besteht darin, daß es nicht nur zur elektrischen Energiegewinnung sondern gleichzeitig auch zur Gewinnung von Wärmeenergie geeignet und vorgesehen ist. Das bedeutet, daß die in die erfindungsgemäße Energieerzeugungseinrichtung eingestrahlte Sonnenenergie vergleichsweise gut in in einem Gebäude nutzbare Energie wie Wärmeenergie und elektrische Energie umgewandelt wird. Zumindest ein Teil der elektrischen Energie kann bspw. auch in das elektrische Versorgungsnetz rückeingespeist werden, was sich bei einer entsprechenden Vergütung auf die Amortisationskosten der erfindungsgemäßen Energieerzeugungseinrichtung positiv auswirkt.The energy generation device according to the invention has the advantage that, due to the design of the surface element as a flat housing, the external shape of which has the shape of at least one roof tile, a section of a row of roof tiles or a surface section of a field of roof tiles, it does not have a visually disturbing effect on the respective building roof, but is integrated into the respective roof. Another advantage of the energy generation device according to the invention is that it is not only suitable and intended for generating electrical energy, but also for generating thermal energy. This means that the solar energy radiated into the energy generation device according to the invention is converted comparatively well into energy that can be used in a building, such as thermal energy and electrical energy. At least part of the electrical energy can also be fed back into the electrical supply network, for example, which has a positive effect on the amortization costs of the energy generation device according to the invention if there is appropriate compensation.
K » ·* · · m &Lgr; &psgr; K » ·* · · m &Lgr;&psgr;
Die Frontfläche des Flachgehäuses der erfindungsgemäßen Energieerzeugungseinrichtung besteht vorzugsweise aus einem witterungsbeständigen Glas oder Kunststoffmaterial. Das wirkt sich nicht nur auf die Lebensdauer der Energieerzeugungseinrichtung positiv aus, sondern auch auf deren Wirkungsgrad.The front surface of the flat housing of the energy generation device according to the invention is preferably made of a weather-resistant glass or plastic material. This not only has a positive effect on the service life of the energy generation device, but also on its efficiency.
Bei der erfindungsgemäßen Energieerzeugungseinrichtung können der Fluid-Einlaß und der Fluid-Auslaß als an sich bekannte Anschlußarmaturen ausgebildet sein, die an einer beliebigen Stelle des bzw. des jeweiligen Flachgehäuses der Energieerzeugungseinrichtung vorgesehen sein können. Bevorzugt ist es jedoch, wenn der Fluid-Einlaß und der Fluid-Auslaß als Steckorgane ausgebildet sind, die an Dachziegel-Überlappungsabschnitten vorgesehen sind. Eine solche Ausbildung der zuletzt genannten Art weist den Vorteil auf, daß es einfach und zeitsparend möglich ist, erfindungsgemäße Energieerzeugungseinrichtungen, d.h. Flachgehäuse in Form mindestens eines Dachziegels, eines Abschnittes einer Dachziegelreihe oder eines Flächenabschnittes eines Dachziegelfeldes miteinander zu verbinden und zu kombinieren, um eine gewünschte Energiemenge zu erzeugen. Durch eine derartige Ausbildung der zuletzt genannten Art mit dem Fluid-Einlaß und dem Fluid-Auslaß an einem Dachziegel-Überlappungsabschnitt ergibt sich der weitere Vorteil, daß der Ein- und Auslaß gut geschützt sind. Gleiches gilt für die Anschlußkontakte des Fotovoltaikelementes der jeweiligen Energieerzeugungseinrichtung, wenn die Anschlußkontakte des jeweiligen Fotovoltaikelementes an Dachziegel-Überlappungsabschnitten vorgesehen sind.In the energy generation device according to the invention, the fluid inlet and the fluid outlet can be designed as connection fittings known per se, which can be provided at any point on the respective flat housing of the energy generation device. However, it is preferred if the fluid inlet and the fluid outlet are designed as plug-in elements that are provided on roof tile overlap sections. Such a design of the latter type has the advantage that it is easy and time-saving to connect and combine energy generation devices according to the invention, i.e. flat housings in the form of at least one roof tile, a section of a row of roof tiles or a surface section of a roof tile field, in order to generate a desired amount of energy. Such a design of the latter type with the fluid inlet and the fluid outlet on a roof tile overlap section results in the further advantage that the inlet and outlet are well protected. The same applies to the connection contacts of the photovoltaic element of the respective energy generation device if the connection contacts of the respective photovoltaic element are provided on roof tile overlap sections.
Bei der erfindungsgemäßen Energieerzeugungseinrichtung kann als Wärmeträgerfluid Luft benutzt werden. Bei Sonneneinstrahlung wird die Luft in der erfindungsgemäßenIn the energy generation device according to the invention, air can be used as the heat transfer fluid. When exposed to sunlight, the air in the energy generation device according to the invention
Energieerzeugungseinrichtung erwärmt und in Zirkulation versetzt. Bei dieser Zirkulation kann es sich um eine natürliche oder um eine erzwungene Zirkulation handeln. Im zuletzt genannten Falle ist die erfindungsgemäße Energieerzeugungseinrichtung mit einer an sich bekannten Pumpeneinrichtung strömungstechnisch verbunden.Energy generation device is heated and circulated. This circulation can be a natural or a forced circulation. In the latter case, the energy generation device according to the invention is fluidically connected to a pump device known per se.
Bei dem Wärmeträgerfluid der erfindungsgemäßen Energieerzeugungseinrichtung kann es sich auch um Wasser oder um eine andere geeignete Flüssigkeit handeln. Kommt als Wärmeträgerfluid Wasser zur Anwendung, so ist es zweckmäßig, wenn das Wasser mit einem Zusatz gemischt ist. Bei diesem Zusatz kann es sich um ein Frostschutzmittel, um ein Algenvernichtungsmittel &ogr;.dgl. handeln.The heat transfer fluid of the energy generation device according to the invention can also be water or another suitable liquid. If water is used as the heat transfer fluid, it is expedient if the water is mixed with an additive. This additive can be an antifreeze, an algaecide, etc.
Die erfindungsgemäße Energieerzeugungseinrichtung eignet sich zur Raumheizung, zur Nutzwassererwärmung sowie gleichzeitig zur elektrischen Energieerzeugung bzw. zur Rückspeisung überschüssiger elektrischer Energie in das öffentliche Netz, wie bereits erwähnt worden ist.The energy generation device according to the invention is suitable for space heating, for domestic water heating and at the same time for electrical energy generation or for feeding excess electrical energy back into the public grid, as already mentioned.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Energieerzeugungseinrichtung. Es zeigen:Further details, features and advantages emerge from the following description of an embodiment of the energy generation device according to the invention shown schematically in the drawing. They show:
Fig. 1 abschnittweise ein Dachziegelfeld mit einer Energieerzeugungseinrichtung bestehend aus einer Anzahl Flachgehäuse, welche die äußere Form jeweils eines Dachziegels besitzen,Fig. 1 shows a section of a roof tile field with an energy generation device consisting of a number of flat housings, each of which has the external shape of a roof tile,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie H-II in Fig.l durch das Dachziegelfeld, wobei dreiFig. 2 a section along the section line H-II in Fig.l through the roof tile field, where three
Dachziegelreihen von der Energieerzeugungseinrichtung gebildet sind, undRows of roof tiles are formed by the energy generating device, and
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Energieerzeugungseinrichtung in Gestalt eines einzelnen Dachziegels.Fig. 3 is a perspective view of an energy generating device in the form of a single roof tile.
Fig. 1 zeigt abschnittweise in einer Draufsicht ein Dachziegelfeld 10 mit Reihen 12 handelsüblicher Dachziegel und mit Reihen 16, die eine Energieerzeugungseinrichtung 18 bilden. Die Energieerzeugungseinrichtung 18 ist - wie auch aus Fig. 2 ersichtlich ist - von Flachgehäusen 20 gebildet, die jeweils einen Hohlraum 22 begrenzen. Jedes Flachgehäuse 20 weist eine Rückenfläche 24 und eine Frontfläche 26 auf. Die Flachgehäuse 20 weisen - wie aus Fig. 3 ersichtlich ist - die äußere Form eines Dachziegels 14 auf, so daß sich die Energieerzeugungseinrichtung 18 im entsprechenden Dachziegelfeld 10 optisch gleichsam nicht bzw. zumindest nicht störend bemerkbar macht.Fig. 1 shows a plan view of a roof tile field 10 with rows 12 of commercially available roof tiles and with rows 16 that form an energy generating device 18. The energy generating device 18 is - as can also be seen from Fig. 2 - formed by flat housings 20, each of which delimits a cavity 22. Each flat housing 20 has a back surface 24 and a front surface 26. The flat housings 20 have - as can be seen from Fig. 3 - the external shape of a roof tile 14, so that the energy generating device 18 is not visually noticeable in the corresponding roof tile field 10, or at least not in a disturbing way.
Die Frontfläche 26 jedes Flachgehäuses 20 besteht aus einem lichtdurchlässigen Material wie einem witterungsbeständigem Glas oder transparentem Kunststoffmaterial. Der Hohlraum 22 jedes Flachgehäuses 20 ist mit einem Wärmeträgerfluid 28 gefüllt, bei dem es sich z.B. um Wasser handelt, das zweckmäßigerweise mit einem Zusatz wie einem Frostschutzmittel, einem Algenvernichtungsmittel o.dgl. kombiniert ist. Jedes Flachgehäuse 20 weist einen Fluid-Einlaß 30 und einen davon beabstandeten Fluid-Auslaß 32 auf, um die Flachgehäuse 20 miteinander strömungstechnisch verbinden zu können. Die Fig. verdeutlicht schematisch eine Ausbildung, bei welcher die Fluid-Einlasse 30 an der Frontfläche 26 und die Fluid-Auslasse 32 an der Rückenfläche 24 der Flachgehäuse 20 vorgesehen sind.The front surface 26 of each flat housing 20 consists of a translucent material such as weather-resistant glass or transparent plastic material. The cavity 22 of each flat housing 20 is filled with a heat transfer fluid 28, which is, for example, water, which is expediently combined with an additive such as an antifreeze, an algaecide or the like. Each flat housing 20 has a fluid inlet 30 and a fluid outlet 32 spaced apart from it in order to be able to fluidically connect the flat housings 20 to one another. The figure schematically illustrates a design in which the fluid inlets 30 are provided on the front surface 26 and the fluid outlets 32 on the back surface 24 of the flat housing 20.
Die Fluid-Einlasse 30 und die Fluid-Auslasse 32 sind bspw. als Steckorgane ausgebildet, um die Flachgehäuse 20 der Energieerzeugungseinrichtung 18 zeitsparend miteinander zuverlässig strömungstechnisch verbinden zu können.The fluid inlets 30 and the fluid outlets 32 are designed, for example, as plug-in elements in order to be able to connect the flat housings 20 of the energy generation device 18 to one another in a time-saving and reliable manner in terms of flow.
Die Fluid-Einlasse 30 und die Fluid-Auslasse 32 sind bspw. an Dachziegel-Überlappungsabschnitten 34 vorgesehen, wenn sie - wie zuletzt erwähnt - als Steckorgane ausgebildet sind.The fluid inlets 30 and the fluid outlets 32 are provided, for example, on roof tile overlap sections 34 if they are designed as plug-in elements, as mentioned above.
In Fig. 2 ist mit der Bezugsziffer 36 eine Zuleitung zur Energieerzeugungseinrichtung 18 und mit der Bezugsziffer 38 eine Abflußleitung von der Energieerzeugungseinrichtung 18 bezeichnet. In der Zuleitung 36 ist eine Pumpeneinrichtung angeordnet, um das Wärmeträgerfluid zwangsweise durch die Energieerzeugungseinrichtung 18 hindurch zu bewegen und das Wärmeträgerfluid durch Sonneneinstrahlung auf die Energieerzeugungseinrichtung 18 zu erwärmen. An der Rückenfläche 24 der Flachgehäuse 20 ist innenseitig jeweils ein Fotovoltaikelement 42 vorgesehen, um mit der Energieerzeugungseinrichtung 18 nicht nur Wärmeenergie zu erzeugen, sondern gleichzeitig auch elektrische Energie. Dazu ist es selbstverständlich erforderlich, daß nicht nur die Frontfläche 26 der Flachgehäuse 20 sondern auch das die Flachgehäuse 20 durchströmende Wärmeträgerfluid lichtdurchlässig ist. Die Fotovoltaikelemente 42 weisen Anschlußkontakte 44 auf, um die Fotovoltaikelemente 42 der Flachgehäuse 20 miteinander elektrisch verbinden zu können. Diese Verbindung ist mit der Bezugsziffer 46 bezeichnet. Die mit der Energieerzeugungseinrichtung 18 gewonnene elektrische Energie ist in Fig. 2 durch den Pfeil E und die mit der Energieerzeugungseinrichtung 18 gewonnene Wärmeenergie ist in Fig. 2 durch den Pfeil Q bezeichnet.In Fig. 2, reference number 36 designates a supply line to the energy generation device 18 and reference number 38 designates a discharge line from the energy generation device 18. A pump device is arranged in the supply line 36 in order to forcibly move the heat transfer fluid through the energy generation device 18 and to heat the heat transfer fluid by solar radiation on the energy generation device 18. A photovoltaic element 42 is provided on the inside of the back surface 24 of the flat housing 20 in order to generate not only thermal energy with the energy generation device 18, but also electrical energy at the same time. For this purpose, it is of course necessary that not only the front surface 26 of the flat housing 20 but also the heat transfer fluid flowing through the flat housing 20 is translucent. The photovoltaic elements 42 have connection contacts 44 in order to be able to electrically connect the photovoltaic elements 42 of the flat housing 20 to one another. This connection is designated by the reference number 46. The electrical energy obtained with the energy generation device 18 is designated in Fig. 2 by the arrow E and the thermal energy obtained with the energy generation device 18 is designated in Fig. 2 by the arrow Q.
10 Dachziegelfeld10 roof tile field
12 Reihe12 row
14 Dachziegel14 roof tiles
16 Reihe16 row
18 Energieerzeugungseinrichtung18 Energy generation facility
20 Flachgehäuse20 flat housings
22 Hohlraum22 Cavity
24 Rückenfläche24 Back area
26 Frontfläche26 Front surface
28 Wärmetragerfluid28 Heat transfer fluid
30 Fluid-Einlaß30 Fluid inlet
32 Fluid-Auslaß32 Fluid outlet
34 Dachziegel-Überlappungsabschnitt34 Roof tile overlap section
36 Zuleitung36 Supply line
38 Abflußleitung38 Drain line
4 0 Pumpene inr ic htung4 0 Pump equipment
42 Fotovoltaikelement42 Photovoltaic element
44 Anschlußkontakt44 Connection contact
46 elektrische Verbindung46 electrical connection
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