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WO2013000713A2 - Solaranlage mit einem sonnenkollektor und einem fotovoltaischen oder thermoelektrischen wandler - Google Patents

Solaranlage mit einem sonnenkollektor und einem fotovoltaischen oder thermoelektrischen wandler Download PDF

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Publication number
WO2013000713A2
WO2013000713A2 PCT/EP2012/061242 EP2012061242W WO2013000713A2 WO 2013000713 A2 WO2013000713 A2 WO 2013000713A2 EP 2012061242 W EP2012061242 W EP 2012061242W WO 2013000713 A2 WO2013000713 A2 WO 2013000713A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solar
solar system
converter
evaporator
evaporator part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2012/061242
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English (en)
French (fr)
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WO2013000713A3 (de
Inventor
Bernd Gromoll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of WO2013000713A2 publication Critical patent/WO2013000713A2/de
Publication of WO2013000713A3 publication Critical patent/WO2013000713A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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    • H10F77/68—Arrangements for cooling directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. heat sinks directly associated with the photovoltaic cells or integrated Peltier elements for active cooling using gaseous or liquid coolants, e.g. air flow ventilation or water circulation
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    • F24S10/90—Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • the invention relates to a solar system with a Clarkol ⁇ lecturer and a photovoltaic or thermoelectric converter, which is aligned with respect to the solar collector such that the solar radiation is concentrated on the converter.
  • a solar system of the type described is example ⁇ way according to WO 2011/028742 AI known.
  • a solar panel in the form of a parabolic trough is used, wherein a photo- voltaic converter (a solar cell, for example) may be angeord ⁇ net in the focal axis of the parabolic trough.
  • a solar system is also referred to as a so- ⁇ -called fotovoltaic concentrating system (CPV).
  • CPV fotovoltaic concentrating system
  • Such arrangements are used to increase the force acting on the wall 1er amount of solar radiation to obtain a given cost components as large as possible Ausbeu ⁇ te of electrical energy.
  • the object of the invention is to provide a solar system with a solar collector and a photovoltaic or thermoelectric converter (hereinafter referred to as converter), in which comparatively much solar radiation can be concentrated on the converter.
  • converter photovoltaic or thermoelectric converter
  • thermosyphon circuit for cooling the converter a thermosyphon circuit is provided with an evaporator part and a condenser part, wherein the evaporator part is thermally conductively connected to the transducer.
  • a thermally conductive connection is meant a connection between these components which dissipates the heat comparatively well. The connection itself should therefore take so good Minim ⁇ least the heat, as the material of the transducer or the material of the evaporator part forming thermosiphon circulation - depending on which conducts heat worse of the two structural units.
  • si ⁇ cher in this manner is advantageous si ⁇ cherines that no thermal insulation is effected by the connection between the thermal ⁇ siphon circuit and the converter, but that this compound is at least neutral effect in terms of heat transfer between the transducer and the thermosyphon circulation.
  • the compound Zvi ⁇ rule converter and the evaporator part of the thermosyphon circuit assembly can be realized technically, for example, a contact pressure.
  • the evaporator part is connected to the converter via a solder connection or an adhesive connection. In this way, advantageously, the heat transfer between the evaporator part and the converter can be optimized by the material connecting these units rests with the largest possible surface on the ⁇ adjacent parts.
  • a solder joint improves the heat transfer advantageous in that relatively good conductive metallic materials can be used for the Ver ⁇ binding between the units.
  • the transducer may be metallically coated on the side facing the evaporator part.
  • the thermal conductivity ⁇ ness of the connection between the evaporator portion and the converter is greater than 200 W / (m K). This is a value for the thermal conductivity which is typical for metallic materials.
  • copper has a thermal conductivity of 403 W / (m K) (ie watts per meter times Kelvin).
  • the heat transfer can be done advantageously with a low thermal resistance.
  • the evaporator part is protected by a sun visor from direct sunlight. This sun visor may advantageously have a surface reflecting at least parts of the sunray radiation.
  • the cooling power provided by the evaporator part is available alone or at least mainly for cooling the converter. If the sun visor itself reflects at least parts of the sunray , this has the additional advantage that the sun visor heats up less. As a result, it is possible to prevent a thermal shock from the sun visor
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is obtained when the solar collector is designed as a parabolic trough and the evaporator part is tubular and extends from one end of the parabolic trough to the other end. Just as the transducer, which is arranged in the focal axis of the parabolic trough, the evaporator part then runs over the entire length of the parabolic trough and can ensure cooling of the transducer over its entire length.
  • thermosiphon circulation ensures the evaporator part must be on mountain directed and aligned parabolic troughs with their longitudinal axis at an angle to the horizontal. Only in this way can the evaporating working medium in the evaporator section of the thermosiphon circuit flow to the upper end of the evaporator section where it releases the heat in a condenser section again. This process is driven by gravity and is therefore dependent on the said orientation of the evaporator part.
  • the evaporator part in his Cross section is adapted to the contour of the transducer.
  • this may have a flattened portion, on which the preferably flat-shaped transducer elements can be ⁇ solidifies.
  • the already mentioned solder joint can advantageously be used with a uniformly thick joint gap. The available surface for a heat transfer is thus advantageously formed maximum.
  • the capacitor part of the thermosyphone circuit is protected by a cover from the solar radiation.
  • the working medium of the thermosyphon circulation should condense, i. H. Give off heat. Therefore, an additional introduction of heat in this area should be avoided.
  • the sun visor advantageously reduces the introduction of solar energy into the condenser part.
  • the capacity of the storage for the cooling medium is dimensioned so that the cooling requirement during the day can be satisfied by taking advantage of the cooling at night.
  • the fact is taken into account that solar systems are only during the day in operation when the sunlight is converted. At night there is no light for Availability checked ⁇ supply, so that the converter does not require refrigeration.
  • Au ⁇ ßerdem cools the vicinity of the solar system, so the thermosiphon circuit can deliver more heat to the environment than during the day. If sufficient cooling medium is kept in the thermosiphon circuit, it can be stored in a memory. During the day, this storage tank is warmed up by the fact that the cooling medium can deliver less heat to the environment and absorb more heat from the transducers. Therefore, the cooling medium will heat up throughout the day. At night, this heat can be given off again.
  • the cooling capacity of the thermosiphon circuit can be advantageously increased in this way.
  • thermosyphon circuit Another advantageous measure to increasemékapa ⁇ capacity of the thermosyphon circuit is that the con- can be connected downstream of an aftercooler. This allows a further cooling of the cooling medium after Verflüs ⁇ sist done in the condenser part, before this is supplied to the evaporator part again.
  • FIG. 1 shows a cross section through an exemplary embodiment of the solar installation according to the invention, in which a parabolic trough and the evaporator section of the thermosyphon circuit can be seen
  • Figure 2 shows the cross section through an evaporator part of
  • Thermosyphone circuit with soldered transducers according to another embodiment of the inventions ⁇ inventive solar system and
  • FIG. 3 is a side view, partially in section, of another embodiment of the solar system according to the invention.
  • a solar collector 11 for the solar system is shown in section.
  • the focal axis of the solar panel designed as a parabolic trough is perpendicular to the dargestell th plane.
  • transducer 12 are arranged ⁇ , which is indicated by means of exemplary drawn sun rays 13 that the solar collector 11 bundles the sunlight on the transducer.
  • the transducers are photovoltaic elements (solar cells). These heat up due to the irradiation of the sunlight and are represented by the evaporator part 14 of a thermosyphon circuit 15 (see FIG Also Figure 3) cooled.
  • the evaporator part 14 is further protected on the side facing away from the solar collector 11 side with a sun visor 16 from direct sunlight. Therefore, this is mainly heated by a heat transfer of the heat generated in the transducers 12, so that the provided in the thermosyphone circuit and not closer Darge ⁇ set working medium can evaporate.
  • the sun visor 16 is provided with a surface 19 which strongly reflects the sun rays 13 so that the sun visor itself warms up as little as possible and therefore can supply as little heat as possible to the evaporator part 14 by convection.
  • the evaporator part has flattened preparation ⁇ surface 20 in cross-section, so that the flat transducers may be introduced ⁇ ge 12 over its entire width with the evaporator portion in contact.
  • FIG. 2 shows a different profile of the evaporator part 14 as a section.
  • This is a circular We ⁇ sentlichen cross-section which, however, also has two flats 20 at which the converter 12 with a solder layer 21 as a thermally well conducting heat ⁇ transition layer having a thermal conductivity greater than 200 W / (m K) can be attached.
  • a soldering of the converter 12 is possible with the metallic evaporator part 14, the transducers 12 are provided at their part of the evaporator 14 supplied ⁇ facing side with a metallization 22nd
  • the metallization layer can be applied to the rear side of the transducers, for example by means of sputtering.
  • the evaporator part can be made for example of a copper tube.
  • Another possibility is to use an extruded aluminum profile. 3 shows the entire thermosyphon circuit is familiar to ⁇ he 15th In the evaporator part 14, the working medium evaporates and rises. Therefore, the solar collector 11 must also be directed with its focal axis upwards and not be mounted with waa ⁇ fair focal axis.
  • a supply line 25 and a discharge line 26 in the immediate vicinity of the evaporator part 14 must then be elastically formed at ⁇ example by hoses.
  • thermosyphon circuit 15 The evaporating in the evaporator part 14, working medium rises upwardly and passes through a capacitor portion 27 where the Ar ⁇ beitsmedium heat to cooling fins 28 and thereby condensed. It is then fed to a memory 29.
  • the cooling medium can be pumped during the night with a circulation pump 30 in the liquid state through the thermosyphon circuit and releases the heat stored during the day to the cooler night air.
  • an aftercooler 31 work with cooling fins 28, the capacitor part 27 and the evaporator section 14 each as a cooler, since these areas of the thermosiphon circuit are executed with good thermal conductivity and allow a heat ⁇ discharge of the working medium.
  • lying outside of the solar collector 11 of the thermosyphon circuit 15 is shaded with a cover 32.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage mit einem Sonnenkollektor (11) und einem fotovoltaischen oder thermoelektrischen Wandler (12). Dieser ist vorzugsweise in der Brennachse des Sonnenkollektors angeordnet. Um die dort entstehende Wärme zuverlässig abzuführen, ist erfindungsgemäß der Verdampferteil (14) eines Thermosyphon-Kreislaufes (nicht näher dargestellt) derart angeordnet, dass ein Wärmeübergang von den Wandlern (12) in den Verdampferteil (14) gewährleistet ist. Hierdurch kann der Wirkungsgrad der Wandler (12) verbessert werden sowie eine thermische Überlastung verhindert werden.

Description

Beschreibung
Solaranlage mit einem Sonnenkollektor und einem fotovoltai- schen oder thermoelektrischen Wandler
Die Erfindung betrifft eine Solaranlage mit einem Sonnenkol¬ lektor und einen fotovoltaischen oder thermoelektrischen Wandler, der gegenüber dem Sonnenkollektor derart ausgerichtet ist, dass die Sonnenstrahlung auf den Wandler konzent- riert wird.
Eine Solaranlage der eingangs angegebenen Art ist beispiels¬ weise gemäß der WO 2011/028742 AI bekannt. Bei dieser Solaranlage wird ein Sonnenkollektor in Form einer Parabolrinne verwendet, wobei in der Brennachse der Parabolrinne ein foto- voltaischer Wandler (beispielsweise eine Solarzelle) angeord¬ net sein kann. Eine solche Solaranlage wird auch als soge¬ nanntes concentrating fotovoltaic System (CPV) bezeichnet. Derartige Anordnungen werden verwendet, um die auf den Wand- 1er einwirkende Menge an Sonneneinstrahlung zu vergrößern, um bei gegebenem Komponentenaufwand eine möglichst große Ausbeu¬ te an elektrischer Energie zu erhalten.
Durch die Konzentration der Sonnenstrahlung gelangt jedoch auch ein größeres Maß an Wärmestrahlung zum Wandler. Dieser heizt sich dadurch auf, wobei die zulässigen Betriebstempera¬ turen bei der Auslegung des Sonnenkollektors dahingehend be¬ rücksichtigt werden müssen, dass die eingestrahlte Gesamtmen¬ ge für den Wandler nicht zu groß wird.
Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine Solaranlage mit einem Sonnenkollektor und einem fotovoltaischen oder thermoelektrischen Wandler (im Folgenden kurz als Wandler bezeichnet) anzugeben, bei dem vergleichsweise viel Sonnen- Strahlung auf den Wandler konzentriert werden kann.
Diese Aufgabe wird mit der eingangs angegebenen Solaranlage erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Kühlung des Wandlers ein Thermosyphon-Kreislauf mit einem Verdampferteil und einem Kondensatorteil vorgesehen ist, wobei der Verdampferteil mit dem Wandler thermisch leitend verbunden ist. Unter einer thermisch leitenden Verbindung ist eine Verbindung zwischen diesen Bauteilen gemeint, die die Wärme vergleichsweise gut ableitet. Die Verbindung selbst soll die Wärme also mindes¬ tens so gut leiten, wie das Material des Wandlers oder das Material des den Verdampferteil bildenden Thermosyphon- Kreislaufes - je nachdem welches der beiden Baueinheiten die Wärme schlechter leitet. Auf diese Weise ist vorteilhaft si¬ chergestellt, dass durch die Verbindung zwischen dem Thermo¬ syphon-Kreislauf und dem Wandler keine thermische Isolation bewirkt wird, sondern dass sich diese Verbindung wenigstens neutral hinsichtlich des Wärmeübergangs zwischen dem Wandler und dem Thermosyphon-Kreislauf auswirkt. Die Verbindung zwi¬ schen Wandler und Verdampferteil des Thermosyphon-Kreislaufes kann beispielsweise über einen Anpressdruck montagetechnisch realisiert sein. Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn der Verdampferteil über eine Lötverbindung oder eine Klebeverbin- dung mit dem Wandler verbunden ist. Hierdurch kann vorteilhaft der Wärmeübergang zwischen dem Verdampferteil und dem Wandler optimiert werden, indem das diese Baueinheiten verbindende Material mit einer größtmöglichen Fläche an den be¬ nachbarten Teilen anliegt. Insbesondere eine Lötverbindung verbessert den Wärmeübergang vorteilhaft dadurch, dass vergleichsweise gut leitende metallische Werkstoffe für die Ver¬ bindung zwischen den Baueinheiten verwendet werden kann. Um eine Lötverbindung herzustellen, kann der Wandler an der dem Verdampferteil zugewandten Seite metallisch beschichtet sein.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die thermische Leitfähig¬ keit der Verbindung zwischen dem Verdampferteil und dem Wandler größer als 200 W/ (m K) beträgt. Hierbei handelt es sich um einen Wert für die thermische Leitfähigkeit der für metal- lische Werkstoffe typisch ist. Kupfer weist beispielsweise eine thermische Leitfähigkeit von 403 W/ (m K) (d. h. Watt pro Meter mal Kelvin) auf. Der Wärmeübergang kann hierdurch vorteilhaft mit einem geringen thermischen Widerstand erfolgen. Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen werden, dass der Verdampferteil durch eine Sonnenblende vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt ist. Diese Sonnen- blende kann vorteilhaft eine zumindest Teile der Sonnenstrah¬ lung reflektierende Oberfläche aufweisen. Hierdurch wird vor¬ teilhaft sichergestellt, dass der Verdampferteil vor Sonnen¬ strahlung geschützt wird, da diese den Verdampferteil zusätz¬ lich und unnötig aufheizen würde. So steht die vom Verdamp- ferteil zur Verfügung gestellte Kühlleistung allein oder zumindest hauptsächlich zur Kühlung des Wandlers zur Verfügung. Wenn die Sonnenblende selbst zumindest Teile der Sonnenstrah¬ lung reflektiert, hat dies den zusätzlichen Vorteil, dass sich die Sonnenblende weniger aufheizt. Hierdurch kann ver- mieden werden, dass von der Sonnenblende eine thermische
Strahlung ausgeht, die auf der Seite des Verdampferteils auf selbigen einwirken könnte und diesen damit zusätzlich erwärmen würde . Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird erhalten, wenn der Sonnenkollektor als Parabolrinne ausgebildet ist und der Verdampferteil rohrförmig ist und vom einen Ende der Parabolrinne zum anderen Ende verläuft. Genauso wie der Wandler, der in der Brennachse der Parabolrinne angeord- net ist, verläuft der Verdampferteil dann über die gesamte Länge der Parabolrinne und kann eine Kühlung des Wandlers über die gesamte Länge gewährleisten. Damit bei dieser Bau¬ form die prinzipbedingte Funktion des Thermosyphon- Kreislaufes gewährleistet ist, muss der Verdampferteil berg- auf gerichtet und damit die Parabolrinne mit ihrer Längsachse schräg zur Waagerechten ausgerichtet sein. Nur so kann das verdampfende Arbeitsmedium im Verdampferteil des Thermo- syphon-Kreislaufes an das obere Ende des Verdampferteils strömen und dort die Wärme in einem Kondensatorteil wieder abgeben. Dieser Prozess wird durch die Schwerkraft getrieben und ist daher von der besagten Ausrichtung des Verdampferteils abhängig. Für eine Verbesserung des Wärmeübergangs ist es überdies vorteilhaft, wenn der Verdampferteil in seinem Querschnitt an die Kontur des Wandlers angepasst ist. Insbe¬ sondere kann dieser einen abgeflachten Bereich aufweisen, auf dem die vorzugsweise flach ausgebildeten Wandlerelemente be¬ festigt werden können. Hierbei kann bei gleichmäßig dickem Fügespalt vorteilhaft die bereits erwähnte Lötverbindung zum Einsatz kommen. Die zur Verfügung stehende Fläche für einen Wärmeübergang ist damit vorteilhaft maximal ausgebildet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kondensatorteil des Thermosyphon-Kreislaufes durch eine Abdeckung vor der Sonnenstrahlung geschützt. In diesem Bereich soll das Arbeitsmedium des Thermosyphon- Kreislaufes kondensieren, d. h. Wärme abgeben. Deswegen ist eine zusätzliche Einbringung von Wärme in diesem Bereich zu vermeiden. Die Sonnenblende verringert das Einbringen von Sonnenenergie in den Kondensatorteil vorteilhaft.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Kapazität des Speichers für das Kühlmedium so bemessen ist, dass der Kühlbedarf am Tage durch Ausnutzung der Abkühlung in der Nacht befriedigt werden kann. Hierbei wird dem Umstand Rechnung getragen, dass Solaranlagen nur tagsüber in Betrieb sind, wenn das Sonnenlicht umgewandelt wird. Nachts steht kein Licht zur Verfü¬ gung, so dass auch der Wandler nicht gekühlt werden muss. Au¬ ßerdem kühlt sich auch die Umgebung der Solaranlage ab, so dass der Thermosyphon-Kreislauf mehr Wärme an die Umgebung abgeben kann, als tagsüber. Wird genügend Kühlmedium im Thermosyphon-Kreislauf vorgehalten, kann dieses in einem Speicher gespeichert werden. Am Tag wird dieser Speicher dadurch erwärmt, dass das Kühlmedium weniger Wärme an die Umgebung abgeben kann und mehr Wärme aus den Wandlern aufnehmen muss. Daher wird sich das Kühlmedium insgesamt im Verlauf des Tages erwärmen. In der Nacht kann diese Wärme wieder abgegeben werden. Die Kühlkapazität des Thermosyphon-Kreislaufes lässt sich auf diese Weise vorteilhaft erhöhen.
Eine andere vorteilhafte Maßnahme zur Erhöhung der Kühlkapa¬ zität des Thermosyphon-Kreislaufes liegt darin, dass dem Kon- densatorteil ein Nachkühler nachgeschaltet werden kann. Hierdurch kann eine weitere Kühlung des Kühlmediums nach Verflüs¬ sigung im Kondensatorteil erfolgen, bevor dieses dem Verdampferteil wieder zugeführt wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszei¬ chen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen : einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Solaranlage, in dem eine Parabol- rinne und der Verdampferteil des Thermosyphon- Kreislaufes zu erkennen ist,
Figur 2 den Querschnitt durch einen Verdampferteil des
Thermosyphon-Kreislaufes mit angelöteten Wandlern gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfin¬ dungsgemäßen Solaranlage und
Figur 3 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Solaranlage.
Gemäß Figur 1 ist ein Sonnenkollektor 11 für die Solaranlage im Schnitt dargestellt. Die Brennachse des als Parabolrinne ausgeführten Sonnenkollektors liegt senkrecht zur dargestell ten Zeichenebene. In dieser Brennachse sind Wandler 12 ange¬ ordnet, wobei mittels exemplarisch eingezeichneter Sonnenstrahlen 13 angedeutet ist, dass der Sonnenkollektor 11 das Sonnenlicht auf die Wandler bündelt.
Bei den Wandlern handelt es sich um fotovoltaische Elemente (Solarzellen) . Diese erwärmen sich durch die Einstrahlung des Sonnenlichts und werden durch den im Schnitt dargestellten Verdampferteil 14 eines Thermosyphon-Kreislaufes 15 (siehe auch Figur 3) gekühlt. Der Verdampferteil 14 ist weiterhin auf der dem Sonnenkollektor 11 abgekehrten Seite mit einer Sonnenblende 16 vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt. Daher wird dieser hauptsächlich durch einen Wärmeübergang der erzeugten Wärme in den Wandlern 12 erwärmt, so dass das in dem Thermosyphon-Kreislauf vorgesehene und nicht näher darge¬ stellte Arbeitsmedium verdampfen kann.
Die Sonnenblende 16 ist mit einer die Sonnenstrahlen 13 stark reflektierenden Oberfläche 19 versehen, damit sich die Sonnenblende selbst möglichst wenig aufwärmt und daher auch durch Konvektion möglichst wenig Wärme an den Verdampferteil 14 abgeben kann. Der Verdampferteil weist abgeflachte Berei¬ che 20 im Querschnitt auf, damit die flachen Wandler 12 über ihre gesamte Breite mit dem Verdampferteil in Kontakt ge¬ bracht werden können.
Angedeutet ist weiterhin eine Stütze 17 für den Verdampferteil 14 sowie die Sonnenblende 16 sowie eine schwenkbare Be- festigung 18, mit der der Kollektor nach dem Sonnenstand ausgerichtet werden kann (zur Positionierung des Kollektors 11 siehe auch Figur 3) .
In Figur 2 ist ein anderes Profil des Verdampferteils 14 als Schnitt dargestellt. Hierbei handelt es sich um einen im We¬ sentlichen kreisförmigen Querschnitt, der allerdings ebenfalls zwei Abflachungen 20 aufweist, an denen die Wandler 12 mit einer Lötschicht 21 als thermisch gut leitende Wärmeüber¬ gangsschicht mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 200 W/ (m K) befestigt werden können. Damit eine Verlötung der Wandler 12 mit dem metallischen Verdampferteil 14 möglich ist, sind die Wandler 12 an ihrer dem Verdampferteil 14 zuge¬ wandten Seite mit einer Metallisierungsschicht 22 versehen. Die Metallisierungsschicht kann beispielsweise mittels Auf- sputtern auf die Rückseite der Wandler aufgebracht werden.
Als Metallisierungsschicht bietet sich beispielsweise Kupfer oder Silber an, wobei diese Metalle ebenfalls einen sehr ho¬ hen Wärmeleitkoeffizienten aufweisen. Der Verdampferteil kann beispielsweise aus einem Kupferrohr gefertigt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein Strangpressprofil aus Aluminium zu verwenden. In Figur 3 ist der gesamte Thermosyphon-Kreislauf 15 zu er¬ kennen. Im Verdampferteil 14 verdampft das Arbeitsmedium und steigt nach oben. Deswegen muss der Sonnenkollektor 11 auch mit seiner Brennachse nach oben gerichtet und nicht mit waa¬ gerechter Brennachse montiert sein. Die Drehachse 23, die in Figur 1 dargestellt ist, ermöglicht daher eine Ausrichtung des Sonnenkollektors 11 in verschiedene Himmelsrichtungen. Soll der Sonnenkollektor zusätzlich nach der Höhe des Sonnenstandes ausgerichtet werden, so muss in der Befestigung 18 eine lineare Höhenverstellung 24 vorgesehen werden. Eine Zu- führleitung 25 und eine Abführleitung 26 in direkter Nachbarschaft des Verdampferteils 14 müssen dann elastisch bei¬ spielsweise durch Schläuche ausgebildet sein.
Das im Verdampferteil 14 verdampfende Arbeitsmedium steigt nach oben und passiert einen Kondensatorteil 27, wo das Ar¬ beitsmedium Wärme an Kühlrippen 28 abgibt und dadurch kondensiert. Es wird anschließend einem Speicher 29 zugeführt. Hier ist eine größere Menge Arbeitsmedium vorhanden, welche über Nacht abgekühlt werden kann und somit für den Tag zusätzliche Kühlleistung zur Verfügung stellt. Zu diesem Zweck kann das Kühlmedium während der Nacht mit einer Umwälzpumpe 30 im flüssigen Zustand durch den Thermosyphon-Kreislauf gepumpt werden und gibt die am Tag gespeicherte Wärme an die kühlere Nachtluft ab. Hierbei arbeiten ein Nachkühler 31 mit Kühlrip- pen 28, der Kondensatorteil 27 und auch der Verdampferteil 14 jeweils als Kühler, da diese Bereiche des Thermosyphon- Kreislaufes gut wärmeleitend ausgeführt sind und eine Wärme¬ abgabe des Arbeitsmediums erlauben. Um im Tagbetrieb eine möglichst geringe Aufheizung des Arbeitsmediums durch direkte Sonneneinstrahlung zu gewährleisten, ist der außerhalb des Sonnenkollektors 11 liegende Teil des Thermosyphon- Kreislaufes 15 mit einer Abdeckung 32 abgeschattet.

Claims

Patentansprüche
1. Solaranlage mit einem Sonnenkollektor (11) und einem pho- tovoltaischen oder thermoelektrischen Wandler (12), der ge- genüber dem Sonnenkollektor (11) derart ausgerichtet ist, dass die Sonnenstrahlung auf den Wandler (12) konzentriert wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass zur Kühlung des Wandlers (12) ein Thermosyphon-Kreislauf (15) mit einem Verdampferteil (14) und einem Kondensatorteil (27) vorgesehen ist, wobei der Verdampferteil (14) mit dem Wandler (12) thermisch leitend verbunden ist.
2. Solaranlage nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Verdampferteil (14) über eine Lötverbindung (21) oder eine Klebeverbindung mit dem Wandler (12) verbunden ist.
3. Solaranlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die thermische Leitfähigkeit der Verbindung zwischen dem Verdampferteil (14) und dem Wandler (12) größer als 200 W/ (m K) ist.
4. Solaranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Verdampferteil (14) durch eine Sonnenblende (16) vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt ist.
5. Solaranlage nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Sonnenblende (16) eine zumindest Teile der Sonnen¬ strahlung reflektierende Oberfläche (19) aufweist.
6. Solaranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Sonnenkollektor (11) als Parabolrinne ausgebildet ist und der Verdampferteil (14) rohrförmig ist und vom einen Ende der Parabolrinne zum anderen Ende verläuft.
7. Solaranlage nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Verdampferteil (14) in seinem Querschnitt an die Kontur des Wandlers (12) angepasst ist, insbesondere einen abgeflachten Bereich (20) aufweist.
8. Solaranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Kondensatorteil (27) durch eine Abdeckung (32) vor der Sonnenstrahlung geschützt ist.
9. Solaranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass dem Kondensatorteil (27) nachgeschaltet ein Speicher (29) für das flüssige Kühlmedium vorgesehen ist.
10. Solaranlage nach Anspruch 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Kapazität des Speichers (29) für das Kühlmedium so bemessen ist, dass der Kühlbedarf am Tage durch Ausnutzung der Abkühlung in der Nacht befriedigt werden kann.
11. Solaranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass dem Kondensatorteil (27) ein Nachkühler (31) nachge- schaltet ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2503108A (en) * 2013-06-10 2013-12-18 Gert Pille Cooling Photo-Voltaic Cells Using Thermosyphon Cooling Circuit
CN115183307A (zh) * 2022-07-05 2022-10-14 重庆赛迪热工环保工程技术有限公司 一种聚光太阳能热电联产集热设备

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103644659B (zh) * 2013-12-11 2015-08-05 李贻曦 变焦式太阳能热电储能器
DE102014006985B4 (de) * 2014-05-08 2017-02-02 Friedrich Grimm Parabolrinnenkollektor mit einem Sekundärkonzentrator und einem Empfängerelement
GB2614024B (en) * 2021-08-11 2024-04-03 Solar Polar Ltd Solar thermal collector

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011028742A1 (en) 2009-09-02 2011-03-10 3M Innovative Properties Company Concentrating solar mirror panel assembly with corrugated stiffener

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3006738A1 (de) * 1980-02-22 1981-08-27 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München Verfahren und vorrichtung zur kuehlung eines absorbers
NL1006838C2 (nl) * 1997-08-25 1999-03-04 Univ Eindhoven Tech Paneelvormige hybride fotovoltaïsche/thermische inrichting.
KR101158229B1 (ko) * 2008-05-12 2012-06-19 애리조나 보드 오브 리젠츠 온 비헤일 오브 유니버시티 오브 애리조나 포물면 태양 반사경과 함께 사용하기 위한 구면 결상 렌즈를 갖는 광발전기
US20100031991A1 (en) * 2008-08-07 2010-02-11 Fujikura Ltd. Concentrating photovoltaic generation system
US20110226308A1 (en) * 2010-03-18 2011-09-22 Yi Pang Solar energy hybrid module
US20110290302A1 (en) * 2010-03-18 2011-12-01 Yi Pang Rugged concentrating hybrid solar energy module

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011028742A1 (en) 2009-09-02 2011-03-10 3M Innovative Properties Company Concentrating solar mirror panel assembly with corrugated stiffener

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2503108A (en) * 2013-06-10 2013-12-18 Gert Pille Cooling Photo-Voltaic Cells Using Thermosyphon Cooling Circuit
CN115183307A (zh) * 2022-07-05 2022-10-14 重庆赛迪热工环保工程技术有限公司 一种聚光太阳能热电联产集热设备
CN115183307B (zh) * 2022-07-05 2024-04-09 重庆赛迪热工环保工程技术有限公司 一种聚光太阳能热电联产集热设备

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