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WO2024028005A1 - Unterkonstruktion für ein photovoltaik-thermisches modul und solarsystem - Google Patents

Unterkonstruktion für ein photovoltaik-thermisches modul und solarsystem Download PDF

Info

Publication number
WO2024028005A1
WO2024028005A1 PCT/EP2023/067694 EP2023067694W WO2024028005A1 WO 2024028005 A1 WO2024028005 A1 WO 2024028005A1 EP 2023067694 W EP2023067694 W EP 2023067694W WO 2024028005 A1 WO2024028005 A1 WO 2024028005A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mounting rail
module
substructure
line
pipeline
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/EP2023/067694
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wilhelm Stein
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.)
Sunmaxx Pvt GmbH
Original Assignee
Sunmaxx Pvt GmbH
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 Sunmaxx Pvt GmbH filed Critical Sunmaxx Pvt GmbH
Publication of WO2024028005A1 publication Critical patent/WO2024028005A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40—Thermal components
    • H02S40/44—Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/30—Arrangements for connecting the fluid circuits of solar collectors with each other or with other components, e.g. pipe connections; Fluid distributing means, e.g. headers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40—Thermal components
    • H02S40/42—Cooling means
    • H02S40/425—Cooling means using a gaseous or a liquid coolant, e.g. air flow ventilation, water circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S2020/10—Solar modules layout; Modular arrangements
    • F24S2020/17—Arrangements of solar thermal modules combined with solar PV modules
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/10—Materials for heat-exchange conduits

Definitions

  • a substructure for a photovoltaic thermal module is specified.
  • a solar system with such a substructure is specified.
  • the publication WO 2015/184402 relates to a photovoltaic module with integrated liquid cooling.
  • Embodiments of the disclosure relate to a substructure for a photovoltaic-thermal module. Further embodiments of the disclosure relate to a solar system, in particular a solar system with the substructure described here.
  • the substructure for the photovoltaic thermal module has an elongated mounting rail.
  • the mounting rail is designed to mechanically support the module.
  • the module can be mounted on the mounting rail.
  • the substructure has a cable.
  • the line is designed to conduct a cooling liquid.
  • the line can be hydraulically coupled to a cooling channel of the module.
  • the cable is part of the mounting rail.
  • the line for the coolant is integrated into the mounting rail. This means that the mounting rail can be used to fasten the module mechanically, as well as to supply and remove the coolant.
  • the mounting rail is designed, for example, so that the module is attached to the mounting rail using clamps, clamps, screw connections or other mechanical elements.
  • the mounting rail is designed to guide the coolant by means of the line and thus, for example, to form a flow and/or a return for the coolant.
  • the substructure is thus set up so that the photovoltaic-thermal module is both mechanically coupled to the mounting rail and hydraulically coupled to the mounting rail by means of the cable.
  • the substructure therefore enables easy connection of a photovoltaic thermal module.
  • the mounting rail which is made, for example, of aluminum or another metal or plastic and serves to mechanically connect the module, is, for example, hollow on the inside and surrounds a cavity.
  • the mounting rail for the mechanical connection is also used for the hydraulic connection of the photovoltaic thermal module. This means that there is no need for a separate tube that is guided outside the cavity of the mounting rail.
  • the coolant does not have to be routed through the separate pipe, but flows within the mounting rail during operation. This applies to both cold coolant and warm coolant.
  • the line is in the cavity arranged.
  • the line is by means of the
  • Cooling liquid is passed directly into the cavity of the mounting rail and is in direct contact with the mounting rail, for example with the aluminum of the mounting rail. This makes it possible to dispense with a separate pipeline for the coolant.
  • the substructure has a pipeline.
  • the pipeline is designed separately from the mounting rail.
  • the pipeline is arranged in the cavity of the mounting rail.
  • the pipeline has a smaller cross section than the mounting rail. It is also possible for the line to be formed directly by means of the cavity in a partial area of the substructure and for the line to be formed by means of the pipeline in another partial area.
  • the pipeline is made of a plastic.
  • the pipeline is made of a metal, for example.
  • the mounting rail is made of a metal and the pipe is made of a plastic.
  • the mounting rail and the pipeline are each made of a metal, for example the same metal.
  • both the mounting rail and the pipeline are made of aluminum or have aluminum, for example an aluminum alloy.
  • the mounting rail and the pipeline are formed together using an extrusion process.
  • the pipeline is therefore an integral part of the mounting rail and in particular the pipeline cannot be separated or removed from the mounting rail. For example, the pipeline and the mounting rail cannot be moved relative to one another.
  • the substructure has a connecting piece.
  • the substructure has two connecting pieces for each photovoltaic thermal module.
  • the connecting piece is hydraulically coupled to the line.
  • the connecting piece is designed for hydraulic coupling with the cooling channel.
  • the photovoltaic-thermal module can be hydraulically coupled to the line using the connecting piece.
  • the substructure has a further elongated mounting rail. Two mounting rails are therefore provided to support the photovoltaic thermal module.
  • one mounting rail serves, for example, as a flow for the coolant and the other mounting rail as a return for the coolant.
  • a large number of photovoltaic thermal modules can be coupled.
  • the substructure has, for example, a large number of mounting rails, which are, for example, axially connected to one another in order to form long mounting rails and are arranged parallel to one another in order to be able to carry a large number of photovoltaic thermal modules.
  • two each directly next to each other and essentially Mounting rails arranged parallel to each other provide a series of photovoltaic thermal modules.
  • the mounting rails are each designed according to at least one embodiment described here.
  • the solar system has a photovoltaic-thermal module.
  • the solar system has a large number of photovoltaic thermal modules.
  • the solar system has a substructure described here.
  • the photovoltaic thermal module is mechanically attached to the mounting rail.
  • the module is hydraulically coupled to the line.
  • the substructure therefore provides both the mechanical connection and the hydraulic connection for the photovoltaic thermal module.
  • a cost-effective solar system can thus be implemented, in which installation costs in particular can be reduced, since the substructure in the mounting rail has the line for the cooling liquid. This means that additional hydraulic hoses do not have to be laid and connected in addition to the conventional substructure for mechanical connection. Material costs can also be saved.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a solar system according to an exemplary embodiment
  • Figures 2 and 3 each show schematic sectional views of a substructure according to exemplary embodiments
  • Figure 4 is a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a photovoltaic thermal module.
  • a photovoltaic-thermal module 150 combines photovoltaic modules to generate electricity with the use of the waste heat from the modules.
  • PVT modules convert solar energy into electrical power and the resulting waste heat is made usable.
  • electrical energy such PVT modules also produce heat, for example in the form of hot water or other cooling liquids.
  • An example of such a PVT module is shown as an example in Figure 4.
  • Another example of a PVT module is described, for example, in WO 2015/184402. It is possible that the PVT module 150 is designed as in German patent application 10 2021 123 000. 4 described.
  • Figure 1 shows a solar system 200 with a plurality of PVT modules 150.
  • the solar system 200 has a substructure 100 for supporting the PVT modules 150.
  • the substructure 100 serves to supply and remove cooling liquid.
  • the substructure 100 has two mounting rails 110, 130.
  • the substructure 100 has more mounting rails 110, 130, in particular a large number of pairs of mounting rails 110, 130 depending on the number of PVT modules 150 to be supported.
  • the two elongated mounting rails 110, 130 are arranged side by side in the same direction.
  • the PVT modules 150 are mechanically connected to the two mounting rails 110, 130, so that the PVT modules 150 are held stably by the mounting rails 110, 130.
  • the mounting rail 110 has a large number of connecting pieces 115.
  • a connecting piece 115 is provided for each PVT module 150.
  • the mounting rail 130 has a large number of connecting pieces 116.
  • a connecting piece 116 is provided for each PVT module 150.
  • the PVT module 150 is hydraulically connected to the mounting rail 110 by means of the connecting piece 115.
  • the PVT module 150 is hydraulically connected to the mounting rail 130 by means of the connecting piece 116.
  • the mounting rail 110 In addition to the mechanical support of the PVT module 150, the mounting rail 110 also provides a flow 117 for coolant.
  • the mounting rail 130 thus provides additional mechanical support the PVT module 150 also has a return 118 for
  • cold cooling liquid flows through the mounting rail 130 during operation.
  • a return line 118 is realized by means of the mounting rail 130, through which, for example, colder cooling liquid is guided during operation.
  • coolant that is heated during operation flows through the mounting rail 110.
  • a feed line 117 is realized by means of the mounting rail 110, through which, for example, warmer cooling fluid is guided during operation.
  • the mounting rails 110, 130 thus act as a collecting pipe for the coolant.
  • the cooling liquid is guided in the PVT module between the connecting piece 115 and the connecting piece 116, with the cooling liquid being introduced, for example, through the connecting piece 116 into the PVT module 150, then flowing through the PVT module 150 and heating up.
  • the heated cooling liquid is then discharged through the connecting piece 115. It is also possible for a reverse cycle to take place, in which the cooling liquid in the flow 117 is colder than in the return 118. This is particularly possible, for example, when outside temperatures are very cold.
  • FIG. 2 shows a schematic exemplary embodiment of the substructure 100.
  • the mounting rails 110, 130 are designed in the same way, so that no distinction is made between the two mounting rails 110, 130 below.
  • the mounting rail 110, 130 is formed, for example, from a metal profile 119.
  • the elongated metal profile 119 serves in particular for the mechanical connection of the PVT module 150.
  • the mounting rail 110 surrounds a cavity 112. In particular, a boundary wall 113 of the mounting rail 110 delimits the cavity 112.
  • mounting rail 110, 130 is formed from a plastic profile.
  • the elongated plastic profile serves in particular for the mechanical connection of the PVT module 150.
  • the mounting rail 110 surrounds the cavity 112. In particular, a boundary wall 113 of the mounting rail 110 delimits the cavity 112.
  • the cavity 112 is designed as a line 111, 131 for the cooling liquid.
  • the cooling liquid is therefore guided in the cavity 112 and in particular in direct contact with the boundary wall 113.
  • the cooling liquid flows through the cavity 112 of the metal profile 119.
  • the cooling liquid flows through the cavity 112 of the plastic profile.
  • the connecting piece 115 or 116 is hydraulically connected directly to the cavity 112 of the metal profile 119 or the plastic profile.
  • the connecting piece 115, 116 thus represents an interface between the line 111, 131 and a cooling channel 10c (FIG. 4) of the PVT module 150.
  • the cooling liquid can be led from the cavity 112 to the PVT module 150 or can be led away from the PVT module 150 into the cavity
  • the connecting piece 115, 116 comprises, for example, a flexible plastic in the manner of a hose. It is also possible for the connecting piece 115, 116 to be formed from a metal hose. Mixes of different materials are of course also possible.
  • the connecting piece 115, 116 can also be designed as a flange and/or connecting piece to which a flexible hose is subsequently attached. The connecting piece 115, 116 can therefore be connected directly to the line 111, 131 or indirectly via an intermediate piece.
  • a separate line for the coolant can be dispensed with.
  • the coolant is directed directly into the mounting rail 110, 130.
  • a metal profile can be dispensed with and the PVT module 150 can be attached mechanically directly to the plastic profile.
  • the mounting rail 110, 130 can have the rectangular cross section shown. Other cross sections are also possible, for example round.
  • Figure 3 shows the substructure 100 according to a further exemplary embodiment.
  • the substructure 100 according to FIG. 3 has a separate pipe 114 for the coolant.
  • the pipeline 114 is arranged in the cavity 112.
  • the cooling liquid is therefore also guided in the cavity 112 in the exemplary embodiment in FIG.
  • the cooling liquid is not in direct contact with the boundary wall 113.
  • the cooling liquid is conducted in the additional pipeline 114.
  • the pipe 114 extends elongated in the same direction and is, for example, part of the metal profile 119.
  • the metal profile 119 of the mounting rail 110 is manufactured so that it has the boundary wall 113 and the pipeline 114.
  • the pipeline 114 it is also possible for the pipeline 114 to be subsequently inserted into the cavity 112.
  • the pipe 114 it is also possible for the pipe 114 to be made of a different metal than the metal profile 119, for example of a plastic.
  • the pipe 114 made of plastic inside the mounting rail 110, 130 is protected from UV radiation and is therefore more durable.
  • the mounting rail 110 is manufactured together with the pipeline 114, for example by means of an extrusion process, the mounting rail 110, 130 and the pipeline 114 have the same material, in particular aluminum.
  • the connecting piece 115, 116 is guided, for example, through a recess 120 in the boundary wall 113 through the mounting rail 110, 130 to the pipeline 114.
  • the hydraulic connection between the pipeline 114 and the PVT module 150 can therefore be implemented using the connecting piece 115, 116.
  • Mounting rail 110, 130 for example, enables a round cross section of the pipeline 114 for guiding the Cooling liquid compared to the exemplary embodiment according to Figure 2. This means that a drop in pressure can be avoided.
  • the mounting rail 110, 130 has a rectangular cross section.
  • the round pipe 114 is stamped into the rectangular mounting rail 110, 130 using an extrusion process.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of the photovoltaic thermal module 150.
  • the PVT module 150 according to FIG. 4 can be used usefully with the substructure 100.
  • Other designs on the PVT module 150, for example PVT modules with copper tubes on the back, can also be used usefully with the substructure 100.
  • the PVT module 150 has a front glass 1. There is a rear wall film 5 on a side opposite the front glass 1. Several, for example crystalline solar cells 2, are connected to one another via electrical cell connectors 3 and arranged between the front glass 1 and the rear wall film 5.
  • the PVT module 150 is mechanically supported, for example, by a support frame 7, for example made of aluminum.
  • the PVT module 150 has a surface heat sink 10, in particular made of aluminum.
  • Such surface heat sinks 10, also referred to as cooling plates, are used, for example, in the Automotive technology used.
  • the surface heat sink 10 has, for example, two thin aluminum sheets 10a, 10b.
  • a connecting means l Od is also provided.
  • a channel structure with a large number of cooling channels 10c is impressed into one of the two plates 10a, 10b, for example by a punching process.
  • This channel structure for example, consists of many branches and is optimized to dissipate heat as efficiently as possible and to enable pressure losses to be as low as possible.
  • the Al cooling plate 10 is glued or laminated to the back wall film 5, for example by means of an adhesive layer 9.
  • the surface heat sink 10 according to Figure 4 is based in particular on the aluminum plates 10a, 10b, which have a thickness of approximately 1 mm, for example.
  • An inner diameter of the cooling channels 10c is, for example, between 1 mm and 15 mm and can be different along the channels. It is also possible to form the surface heat sink 10 from glass plates.
  • the surface heat sink 10 has, for example, exactly one inlet and one return, which are not explicitly shown in FIG. 4. Starting from the flow and the return, the cooling channels 10c branch out, so that the width of the cooling channels can decrease with increasing distance from the flow and / or the return.
  • the branches are bifurcations or trifurcations.
  • the solar system 200 with the PVT module 150 and the substructure 100 is used in so-called open-space systems. It is possible for the solar system 200 to be installed and operated on the water is, for example on a reservoir or other body of water. This means that the PVT modules 150 can be cooled directly by the water in the body of water. The waste heat is used, for example, in downstream heat pumps or similar, or the heated water is immediately reintroduced into the body of water as a cooling liquid. This means that the PVT module only generates electricity, but the heat is not used.
  • Areas of application for the substructure 100 described here are solar cells 2 of all types, for example crystalline or bifacial crystalline modules or thin-film modules. Furthermore, the following areas of application for the modules 100 come into consideration in particular: rooftop, industry, open space, low-temperature heating networks, floating systems (also referred to as floating PV), large open-space solar parks, especially in hot areas such as the USA, India, Spain, Arabia, Australia, Chile.
  • solar cells 2 of all types, for example crystalline or bifacial crystalline modules or thin-film modules.
  • the following areas of application for the modules 100 come into consideration in particular: rooftop, industry, open space, low-temperature heating networks, floating systems (also referred to as floating PV), large open-space solar parks, especially in hot areas such as the USA, India, Spain, Arabia, Australia, Chile.
  • the substructure 100 enables lower costs for PVT systems as well as significant material savings. There is no longer any space required for extra piping on the roof (or open space). Faster assembly times can be achieved.

Landscapes

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Abstract

Eine Unterkonstruktion für ein Photovoltaik-thermisches Modul (150) weist auf: - eine länglich ausgedehnte Montageschiene (110), wobei die Montageschiene (110) ausgebildet ist, um das Modul (150) mechanisch zu tragen, - eine Leitung (111) für eine Kühlflüssigkeit, wobei die Leitung (111) mit einem Kühlkanal (10c) des Moduls (150) hydraulisch koppelbar ist, wobei die Leitung (111) Teil der Montageschiene (110) ist.

Description

Beschreibung
Unterkonstruktion für ein Photovoltaik-thermisches Modul und Solarsystem
Es wird eine Unterkonstruktion für ein Photovoltaik- thermisches Modul angegeben . Darüber hinaus wird ein Solarsystem mit einer solchen Unterkonstruktion angegeben .
Die Druckschri ft WO 2015/ 184402 betri f ft ein Photovoltaikmodul mit einer integrierten Flüssigkühlung .
Es ist wünschenswert , eine Unterkonstruktion für ein Photovoltaik-thermisches Modul anzugeben, die einfach und verlässlich einsetzbar ist . Zudem ist es wünschenswert , ein Solarsystem anzugeben, das eine einfache und verlässliche Unterkonstruktion aufweist .
Aus führungs formen der Of fenbarung betref fen eine Unterkonstruktion für ein Photovoltaik-thermisches Modul . Weitere Aus führungs formen der Of fenbarung betref fen ein Solarsystem, insbesondere ein Solarsystem mit der hier beschriebenen Unterkonstruktion .
Die Unterkonstruktion für das Photovoltaik-thermische Modul weist eine länglich ausgedehnte Montageschiene auf . Die Montageschiene ist ausgebildet , um das Modul mechanisch zu tragen . Das Modul kann auf der Montageschiene montiert werden . Die Unterkonstruktion weist eine Leitung auf . Die Leitung ist ausgebildet , eine Kühl flüssigkeit zu leiten . Die Leitung ist mit einem Kühlkanal des Moduls hydraulisch koppelbar . Die Leitung ist Teil der Montageschiene . Bei der Unterkonstruktion ist somit die Leitung für die Kühl flüssigkeit in die Montageschiene integriert . Somit ist mittels der Montageschiene sowohl die mechanische Befestigung des Moduls möglich als auch das Zu- und Abführen der Kühl flüssigkeit . Die Montageschiene ist beispielsweise ausgebildet , dass das Modul mittels Klemmen, Klammern, Schraubverbindungen oder anderen mechanischen Elementen an der Montageschiene befestigt wird . Zudem ist die Montageschiene ausgebildet , mittels der Leitung die Kühl flüssigkeit zu führen und somit beispielsweise einen Vorlauf und/oder einen Rücklauf für die Kühl flüssigkeit aus zubilden . Die Unterkonstruktion ist somit eingerichtet , dass das Photovoltaik-thermische Modul sowohl mechanisch mit der Montageschiene gekoppelt wird als auch hydraulisch mittels der Leitung mit der Montageschiene gekoppelt wird .
Die Unterkonstruktion ermöglicht somit eine einfache Anbindung eines Photovoltaik-thermischen Moduls . Die Montageschiene , die beispielsweise aus Aluminium oder einem anderen Metall oder Kunststof f ausgebildet ist und zur mechanischen Anbindung des Moduls dient , ist beispielsweise innen hohl und umgibt einen Hohlraum . Die Montageschiene zur mechanischen Anbindung wird auch zur hydraulischen Anbindung des Photovoltaik-thermischen Moduls genutzt . Somit kann auf ein separates Rohr, das außerhalb des Hohlraums der Montageschiene geführt ist , verzichtet werden . Die Kühl flüssigkeit muss nicht über das separate Rohr geführt werden, sondern fließt im Betrieb innerhalb der Montageschiene . Dies gilt sowohl für kalte Kühl flüssigkeit als auch für warme Kühl flüssigkeit .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form umgibt die
Montageschiene den Hohlraum . Die Leitung ist in dem Hohlraum angeordnet . Beispielsweise ist die Leitung mittels des
Hohlraums ausgebildet . Somit wird im Betrieb die
Kühl flüssigkeit unmittelbar in dem Hohlraum der Montageschiene geleitet und ist im direkten Kontakt mit der Montageschiene , beispielsweise mit dem Aluminium der Montageschiene . Somit ist es möglich, auf eine separate Rohrleitung für die Kühl flüssigkeit zu verzichten .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form weist die Unterkonstruktion eine Rohrleitung auf . Die Rohrleitung ist separat zu der Montageschiene ausgebildet . Beispielsweise ist die Rohrleitung im Hohlraum der Montageschiene angeordnet . Insbesondere weist die Rohrleitung einen geringeren Querschnitt auf als die Montageschiene . Es ist auch möglich, dass in einem Teilbereich der Unterkonstruktion die Leitung direkt mittels des Hohlraums ausgebildet ist und in einem anderen Teilbereich die Leitung mittels der Rohrleitung ausgebildet ist .
Beispielsweise ist die Rohrleitung aus einem Kunststof f gebildet . Alternativ oder zusätzlich ist die Rohrleitung beispielsweise aus einem Metall gebildet . Es ist möglich, dass die Montageschiene aus einem Metall gebildet ist und die Rohrleitung aus einem Kunststof f . Es ist auch möglich, dass die Montageschiene und die Rohrleitung j eweils aus einem Metall gebildet sind, beispielsweise aus dem gleichen Metall . Beispielsweise sind sowohl die Montageschiene als auch die Rohrleitung aus Aluminium gebildet oder weisen Aluminium auf , beispielsweise eine Aluminiumlegierung .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form sind die Montageschiene und die Rohrleitung gemeinsam mittels eines Strangpressverfahrens gebildet . Somit ist eine einfache und kostengünstige Herstellung möglich, sodass die Unterkonstruktion kostengünstig ist . Somit ist die Rohrleitung integraler Bestandteil der Montageschiene und insbesondere ist die Rohrleitung nicht von der Montageschiene separierbar oder entfernbar . Die Rohrleitung und die Montageschiene können beispielsweise nicht relativ zueinander bewegt werden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist die Unterkonstruktion einen Anschlussstutzen auf . Insbesondere weist die Unterkonstruktion j e Photovoltaik-thermischem Modul zwei Anschlussstutzen auf . Der Anschlussstutzen ist hydraulisch mit der Leitung gekoppelt . Der Anschlussstutzen ist ausgebildet zum hydraulischen Koppeln mit dem Kühlkanal . Mittels des Anschlussstutzens ist das Photovoltaik-thermische Modul hydraulisch mit der Leitung koppelbar .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form weist die Unterkonstruktion eine weitere länglich ausgedehnte Montageschiene auf . Zum Tragen des Photovoltaik-thermischen Moduls sind somit zwei Montageschienen vorgesehen . Die eine Montageschiene dient im Betrieb beispielsweise als Vorlauf für die Kühl flüssigkeit und die andere Montageschiene als Rücklauf für die Kühl flüssigkeit . Je paar von Montageschienen ist beispielsweise eine Viel zahl von Photovoltaik-thermischen Modulen koppelbar . Die Unterkonstruktion weist im Betrieb beispielsweise eine Viel zahl von Montageschienen auf , die beispielsweise axial miteinander verbunden sind, um lange Montageschienen aus zubilden und parallel zueinander angeordnet sind, um eine Viel zahl von Photovoltaik- thermischen Modulen tragen zu können . Beispielsweise tragen j eweils zwei unmittelbar nebeneinander und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Montageschienen eine Reihe von Photovoltaik-thermischen Modulen .
Die Montageschienen sind beispielsweise j eweils nach mindestens einer hier beschriebenen Aus führungs form ausgebildet .
Gemäß Aus führungs formen weist das Solarsystem ein Photovoltaik-thermisches Modul auf . Insbesondere weist das Solarsystem eine Viel zahl von Photovoltaik-thermischen Modulen auf . Das Solarsystem weist eine hier beschriebene Unterkonstruktion auf . Das Photovoltaik-thermische Modul ist mechanisch an der Montageschiene befestigt . Das Modul ist hydraulisch mit der Leitung gekoppelt . Die Unterkonstruktion stellt somit sowohl die mechanische Anbindung zur Verfügung als auch die hydraulische Anbindung für das Photovoltaik- thermische Modul .
Somit ist ein kostengünstiges Solarsystem realisierbar, bei dem insbesondere Montagekosten reduziert werden können, da die Unterkonstruktion in der Montageschiene die Leitung für die Kühl flüssigkeit aufweist . Somit müssen nicht zusätzlich zu der herkömmlichen Unterkonstruktion zur mechanischen Anbindung weitere hydraulische Schläuche verlegt und verbunden werden . Zudem sind Materialkosten einsparbar .
Weitere Vorteile , Merkmale und Weiterbildungen werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert . Gleiche Bezugs zeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an . Es sind dabei keine maßstäblichen Bezüge dargestellt , vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein . Es zeigen :
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Solarsystems gemäß einem Aus führungsbeispiel ,
Figuren 2 und 3 j eweils schematische Schnittansichten einer Unterkonstruktion gemäß Aus führungsbeispiel , und
Figur 4 eine schematische Schnittansicht eines Aus führungsbeispiels eines Photovoltaik-thermischen Moduls .
Ein Photovoltaik-thermisches Modul 150 , kurz PVT-Modul genannt , kombiniert Photovoltaik-Module zur Stromerzeugung mit der Nutzung der Abwärme der Module . PVT -Module wandeln somit eingestrahlte Sonnenenergie in elektrischen Strom um und die dabei auf tretende Abwärme wird nutzbar gemacht . Neben elektrischer Energie produzieren solchen PVT-Module gleichzeitig auch Wärme , beispielsweise in Form von Warmwasser oder anderen Kühl flüssigkeiten . Ein Beispiel für ein derartiges PVT-Modul ist in Figur 4 exemplarisch dargestellt . Ein weiteres Beispiel für ein PVT-Modul ist beispielsweise in der WO 2015/ 184402 beschrieben . Es ist möglich, dass das PVT-Modul 150 ausgebildet ist , wie in der deutschen Patentanmeldung 10 2021 123 000 . 4 beschrieben .
Figur 1 zeigt ein Solarsystem 200 mit einer Mehrzahl von PVT- Modulen 150 .
Das Solarsystem 200 weist eine Unterkonstruktion 100 zum Tragen der PVT-Module 150 auf . Zudem dient die Unterkonstruktion 100 zum Zu- und Abführen von Kühl f lüssigkeit . Die Unterkonstruktion 100 weist im dargestellten Aus führungsbeispiel zwei Montageschienen 110 , 130 auf . Die Unterkonstruktion 100 weist gemäß weiteren Aus führungsbeispielen mehr Montageschienen 110 , 130 auf , insbesondere in Abhängigkeit von der Anzahl der zu tragenden PVT-Module 150 eine Viel zahl von Paaren an Montageschienen 110 , 130 .
Die beiden länglich ausgedehnten Montageschienen 110 , 130 sind nebeneinander gleichgerichtet angeordnet . Die PVT-Module 150 sind mechanisch mit den beiden Montageschienen 110 , 130 verbunden, sodass die PVT-Module 150 von den Montageschienen 110 , 130 stabil gehalten werden .
Zur hydraulischen Anwendung der PVT-Module 150 weist die Montageschiene 110 eine Viel zahl von Anschlussstutzen 115 auf . Insbesondere ist j e PVT -Modul 150 ein Anschlussstutzen 115 vorgesehen . Vergleichbar weist die Montageschiene 130 eine Viel zahl von Anschlussstutzen 116 auf . Beispielsweise ist j e PVT-Modul 150 ein Anschlussstutzen 116 vorgesehen . Somit ist j e ein PVT-Modul 150 mittels zwei Anschlussstutzen 115 , 116 hydraulisch mit der Unterkonstruktion 100 verbindbar .
Mittels des Anschlussstutzens 115 ist das PVT-Modul 150 mit der Montageschiene 110 hydraulisch verbunden . Mittels des Anschlussstutzens 116 ist das PVT-Modul 150 mit der Montageschiene 130 hydraulisch verbunden .
Die Montageschiene 110 realisiert somit zusätzlich zur mechanischen Unterstützung des PVT-Moduls 150 auch einen Vorlauf 117 für Kühl flüssigkeit . Die Montageschiene 130 realisiert somit zusätzlich zur mechanischen Unterstützung des PVT-Moduls 150 auch einen Rücklauf 118 für
Kühl f lüssigkeit .
Beispielsweise durchströmt im Betrieb kalte Kühl flüssigkeit die Montageschiene 130 . In diesem Beispiel ist mittels der Montageschiene 130 ein Rücklauf 118 realisiert , durch den im Betrieb beispielsweise kältere Kühl flüssigkeit geführt wird . Beispielsweise durchströmt im Betrieb erwärmte Kühl flüssigkeit die Montageschiene 110 . In diesem Beispiel ist mittels der Montageschiene 110 ein Vorlauf 117 realisiert , durch den im Betrieb beispielsweise wärmere Kühl flüssigkeit geführt wird . Die Montageschienen 110 , 130 fungieren somit als Sammelrohr für die Kühl flüssigkeit .
Die Kühl flüssigkeit wird im PVT-Modul zwischen dem Anschlussstutzen 115 und dem Anschlussstutzen 116 geführt , wobei die Kühl flüssigkeit beispielsweise durch den Anschlussstutzen 116 in das PVT-Modul 150 eingeführt wird, dann durch das PVT-Modul 150 strömt und sich erwärmt . Nachfolgend wird die erwärmte Kühl flüssigkeit durch den Anschlussstutzen 115 abgeführt . Es ist auch möglich, dass ein umgekehrter Kreislauf erfolgt , bei dem die Kühl flüssigkeit im Vorlauf 117 kälter ist als im Rücklauf 118 . Dies ist beispielsweise insbesondere bei sehr kalten Außentemperaturen möglich .
Figur 2 zeigt ein schematisches Aus führungsbeispiel der Unterkonstruktion 100 . Insbesondere sind die Montageschienen 110 , 130 gleichartig ausgebildet , sodass nachfolgend nicht zwischen den beiden Montageschienen 110 , 130 unterschieden wird . Die Montageschiene 110 , 130 ist beispielsweise aus einem Metallprofil 119 gebildet . Das länglich ausgedehnte Metallprofil 119 dient insbesondere zur mechanischen Anbindung des PVT -Moduls 150 . Die Montageschiene 110 umgibt einen Hohlraum 112 . Insbesondere begrenzt eine Begrenzungswand 113 der Montageschiene 110 den Hohlraum 112 .
Gemäß einem weiteren Beispiel ist Montageschiene 110 , 130 aus einem Kunststof fprofil gebildet . Das länglich ausgedehnte Kunststof fprofil dient insbesondere zur mechanischen Anbindung des PVT -Moduls 150 . Die Montageschiene 110 umgibt den Hohlraum 112 . Insbesondere begrenzt eine Begrenzungswand 113 der Montageschiene 110 den Hohlraum 112 .
Der Hohlraum 112 ist im Aus führungsbeispiel gemäß Figur 2 als Leitung 111 , 131 für die Kühl flüssigkeit ausgebildet . Im Betrieb ist somit in dem Hohlraum 112 die Kühl flüssigkeit geführt und insbesondere in direktem Kontakt mit der Begrenzungswand 113 . Die Kühl flüssigkeit durchströmt den Hohlraum 112 des Metallprofils 119 . Gemäß dem weiteren Beispiel durchströmt die Kühl flüssigkeit den Hohlraum 112 des Kunststof fprofils .
Der Anschlussstutzen 115 beziehungsweise 116 ist hydraulisch unmittelbar mit dem Hohlraum 112 des Metallprofils 119 oder des Kunststof fprofils verbunden . Der Anschlussstutzen 115 , 116 stellt somit eine Schnittstelle zwischen der Leitung 111 , 131 und einem Kühlkanal 10c ( Figur 4 ) des PVT-Moduls 150 dar . Mittels des Anschlussstutzens 115 , 116 ist die Kühl flüssigkeit aus dem Hohlraum 112 zu dem PVT-Modul 150 führbar oder von dem PVT-Modul 150 abführbar in den Hohlraum
112 . Der Anschlussstutzen 115, 116 umfasst beispielsweise einen flexiblen Kunststoff nach Art eines Schlauchs. Es ist auch möglich, dass der Anschlussstutzen 115, 116 aus einem Metallschlauch gebildet ist. Auch Mischformen unterschiedlicher Materialien sind natürlich möglich. Der Anschlussstutzen 115, 116 kann auch als Flansch und/oder Anschlussstück ausgebildet sein, auf den ein flexibler Schlauch nachträglich aufgebracht wird. Der Anschlussstutzen 115, 116 kann also direkt mit der Leitung 111, 131 verbunden sein oder mittelbar über ein Zwischenstück.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 kann auf eine separate Leitung für die Kühlflüssigkeit verzichtet werden. Die Kühlflüssigkeit wird unmittelbar in der Montageschiene 110, 130 geleitet.
In dem weiteren Beispiel, in dem Montageschiene 110, 130 aus dem Kunststoffprofil gebildet ist, kann auf ein Metallprofil verzichtet werden und das PVT-Modul 150 mechanisch direkt an der Kunststoffprofil befestigt werden.
Die Montageschiene 110, 130 kann den dargestellten rechteckigen Querschnitt aufweisen. Auch andere Querschnitte sind möglich, beispielsweise rund.
Figur 3 zeigt die Unterkonstruktion 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 weist die Unterkonstruktion 100 gemäß Figur 3 eine separate Rohrleitung 114 für die Kühlflüssigkeit auf. Die Rohrleitung 114 ist im Hohlraum 112 angeordnet. Somit ist die Kühlflüssigkeit auch im Ausführungsbeispiel der Figur 3 im Hohlraum 112 geführt. Jedoch ist die Kühlflüssigkeit nicht in direktem Kontakt mit der Begrenzungswand 113. Die Kühl flüssigkeit wird in der zusätzlichen Rohrleitung 114 geführt . Die Rohrleitung 114 erstreckt sich länglich ausgedehnt gleichgerichtet und ist beispielsweise Teil des Metallprofils 119 . Beispielsweise ist das Metallprofil 119 der Montageschiene 110 so hergestellt , dass es die Begrenzungswand 113 und die Rohrleitung 114 aufweist .
Es ist auch möglich, dass die Rohrleitung 114 nachträglich in den Hohlraum 112 eingebracht ist . In diesem Fall ist es auch möglich, dass die Rohrleitung 114 aus einem anderen Metall als das Metallprofil 119 ausgebildet ist , beispielsweise aus einem Kunststof f . Die Rohrleitung 114 aus Kunststof f im inneren der Montageschiene 110 , 130 ist vor UV-Strahlung geschützt und somit langlebiger .
Wenn die Montageschiene 110 zusammen mit der Rohrleitung 114 hergestellt wird, beispielsweise mittels eines Strangpressverfahrens , weisen die Montageschiene 110 , 130 und die Rohrleitung 114 das gleiche Material auf , insbesondere Aluminium .
Der Anschlussstutzen 115 , 116 ist beispielsweise durch eine Ausnehmung 120 der Begrenzungswand 113 durch die Montageschiene 110 , 130 hindurch geführt zu der Rohrleitung 114 . Somit ist die hydraulische Verbindung zwischen der Rohrleitung 114 und dem PVT-Modul 150 mittels des Anschlussstutzens 115 , 116 realisierbar .
Die separat ausgebildete Rohrleitung 114 im Hohlraum 112 der
Montageschiene 110 , 130 ermöglicht beispielsweise einen runden Querschnitt der Rohrleitung 114 zum Führen der Kühl flüssigkeit im Vergleich zum Aus führungsbeispiel gemäß Figur 2 . Somit ist ein Druckabfall vermeidbar .
Beispielsweise weist die Montageschiene 110 , 130 einen rechteckige Querschnitt auf . Beispielsweise ist die runde Rohrleitung 114 mittels eines Strangpressverfahrens in die rechteckige Montageschiene 110 , 130 eingeprägt .
Es ist auch möglich, die Aus führungsbeispiele der Figuren 2 und 3 miteinander zu kombinieren, sodass die Kühl flüssigkeit abschnittsweise unmittelbar im Hohlraum 112 geleitet ist und in anderen Abschnitten der Unterkonstruktion 100 in der Rohrleitung 114 geleitet ist .
Figur 4 zeigt ein Aus führungsbeispiel des Photovoltaik- thermischen Moduls 150 . Das PVT -Modul 150 gemäß Figur 4 ist nutzbringend mit der Unterkonstruktion 100 einsetzbar . Auch andere Ausgestaltungen am PVT-Modul 150 , beispielsweise PVT- Module mit Kupferrohren an der Rückseite , sind nutzbringend mit der Unterkonstruktion 100 einsetzbar .
Das PVT-Modul 150 gemäß Figur 4 weist ein Frontglas 1 auf . An einer dem Frontglas 1 gegenüberliegenden Seite befindet sich eine Rückwandfolie 5 . Mehrere , zum Beispiel kristalline Solarzellen 2 , sind über elektrische Zellverbinder 3 miteinander verbunden und zwischen dem Frontglas 1 und der Rückwandfolie 5 angeordnet . Das PVT-Modul 150 wird beispielsweise durch eine Trägerrahmen 7 , zum Beispiel aus Aluminium, mechanisch getragen .
Das PVT-Modul 150 weist einen Flächenkühlkörper 10 auf , insbesondere aus Aluminium . Solche Flächenkühlkörper 10 , auch als Kühlplatte bezeichnet , werden zum Beispiel in der Automobiltechnik verwendet . Der Flächenkühlkörper 10 weist beispielsweise zwei dünne Aluminiumbleche 10a, 10b auf . Zudem ist ein Verbindungsmittel l Od vorgesehen . In eine der beiden Platten 10a, 10b ist beispielsweise durch einen Stanzvorgang eine Kanalstruktur mit einer Viel zahl von Kühlkanälen 10c eingeprägt . Diese Kanalstruktur besteht beispielsweise aus vielen Verästelungen und ist darauf optimiert , möglichst ef fi zient Wärme abzuführen und möglichst niedrige Druckverluste zu ermöglichen .
Die Al-Kühlplatte 10 ist beispielsweise mittels einer Haftschicht 9 auf die Rückwandfolie 5 aufgeklebt oder auf laminiert .
Der Flächenkühlkörper 10 gemäß Figur 4 basiert insbesondere auf den Aluminiumplatten 10a, 10b, die beispielsweise eine Dicke von etwa 1 mm aufweisen . Ein Innendurchmesser der Kühlkanäle 10c ist beispielweise zwischen 1 mm und 15 mm und kann entlang der Kanäle unterschiedlich sein . Es ist auch möglich, den Flächenkühlkörper 10 aus Glasplatten zu bilden .
Der Flächenkühlkörper 10 weist beispielsweise genau einen Zulauf und einen Rücklauf auf , die in Figur 4 nicht expli zit dargestellt sind . Ausgehend von dem Vorlauf und dem Rücklauf erfolgt eine Verästelung der Kühlkanäle 10c, sodass mit zunehmender Entfernung vom Vorlauf und/oder vom Rücklauf eine Breite der Kühlkanäle abnehmen kann . Beispielsweise sind die Verzweigungen Bi furkationen oder Tri furkationen .
Beispielsweise wird das Solarsystem 200 mit dem PVT-Modul 150 und der Unterkonstruktion 100 in sogenannten Frei flächenanlagen eingesetzt . Es ist möglich, dass das Solarsystem 200 auf dem Wasser installiert und betrieben wird, beispielsweise auf einem Stausee oder anderem Gewässer . Somit ist eine Kühlung der PVT-Module 150 direkt durch das Wasser des Gewässers möglich . Die Abwärme wird beispielsweise in nachgelagerten Wärmepumpen oder ähnlichem genutzt oder das erwärmte Wasser als Kühl flüssigkeit wird unmittelbar wieder in das Gewässer eingeleitet . Somit wird mittels des PVT- Moduls nur Strom gewonnen, aber die Wärme nicht genutzt .
Anwendungsgebiete für die hier beschriebene Unterkonstruktion 100 sind Solarzellen 2 aller Art , zum Beispiel kristalline oder bi faziale kristalline Module oder Dünnschichtmodule . Weiterhin kommen insbesondere folgende Einsatzgebiete der Module 100 in Betracht : Aufdach, Industrie , Frei fläche , Niedertemperatur-Wärmenetze , schwimmende Anlagen ( auch als Floating PV bezeichnet ) , große Frei f lächen-Solarparks , insbesondere in heißen Gegenden wie USA, Indien, Spanien, Arabien, Australien, Chile .
Die Unterkonstruktion 100 ermöglicht niedrigere Kosten für PVT-Systeme sowie eine erhebliche Materialeinsparung . Es ist kein Platzbedarf mehr für extra-Verrohrung auf dem Dach ( oder Frei fläche ) notwendig . Schnellere Montagezeiten sind realisierbar .
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Aus führungsbeispiele beschränkt . Vielmehr umfasst die Erfindung j edes neues Merkmal sowie j ede Kombination von Merkmalen, was insbesondere j ede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet , auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht expli zit in den Patentansprüchen oder Aus führungsbeispielen angegeben ist . Be zugs Zeichen
100 Unterkonstruktion
110 , 130 Montageschiene
111 , 131 Leitung
112 Hohlraum
113 Begrenzungswand
114 Rohrleitung
115 , 116 Anschlussstutzen
117 Vorlauf
118 Rücklauf
119 Metallprofil
120 Ausnehmung
150 Photovoltaik-thermisches Modul
1 Frontglas
2 Solarzelle
3 elektrischer Zellverbinder
5 Rückwandfolie
7 Trägerrahmen
9 Haftschicht
10 Flächenkühlkörper
10a erste Platte , den Solarzellen zugewandt
10b zweite Platte , den Solarzellen abgewandt
10c Kühlkanal l Od Verbindungsmittel
200 Solarsystem

Claims

Patentansprüche
1. Unterkonstruktion für ein Photovoltaik-thermisches Modul (150) , aufweisend:
- eine länglich ausgedehnte Montageschiene (110) , wobei die Montageschiene (110) ausgebildet ist, um das Modul (150) mechanisch zu tragen,
- eine Leitung (111) für eine Kühlflüssigkeit, wobei die Leitung (111) mit einem Kühlkanal (10c) des Moduls (150) hydraulisch koppelbar ist, wobei die Leitung (111) Teil der Montageschiene (110) ist.
2. Unterkonstruktion nach Anspruch 1, bei der die Montageschiene (110) einen Hohlraum (112) umgibt und die Leitung (111) in dem Hohlraum (112) angeordnet ist.
3. Unterkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Leitung (111) mittels des Hohlraums (112) ausgebildet ist.
4. Unterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Leitung (111) eine Rohrleitung (114) umfasst.
5. Unterkonstruktion nach Anspruch 4, bei der Rohrleitung (114) aus einem Kunststoff und/oder einem Metall gebildet ist .
6. Unterkonstruktion nach Anspruch 4 oder 5, bei der die Montageschiene (110) und die Rohrleitung (114) aus dem gleichen Material gebildet sind.
7. Unterkonstruktion nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der Montageschiene (110) gemeinsam mit der Rohrleitung (114) mittels eines Strangpressverfahrens gebildet ist. 8. Unterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend mindestens einen Anschlussstutzen (115, 116) , der hydraulisch mit der Leitung (111) gekoppelt ist und zum hydraulischen Koppeln mit dem Kühlkanal (10c) ausgebildet ist .
9. Unterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend eine weitere länglich ausgedehnte Montageschiene
(130) , wobei die weitere Montageschiene (130) ausgebildet ist das Modul (150) gemeinsam mit der Montageschiene (110) mechanisch zu tragen,
- eine weitere Leitung (131) für die Kühlflüssigkeit, wobei die weitere Leitung (131) mit dem Kühlkanal (10c) des Moduls (150) hydraulisch koppelbar ist, wobei die weitere Leitung
(131) Teil der weiteren Montageschiene (130) ist, sodass mittels der Leitung (111) und der weiteren Leitung (131) ein Vorlauf (117) und ein Rücklauf (118) für das Modul ausbildbar sind .
10. Solarsystem (200) , aufweisend
- ein Photovoltaik-thermisches Modul (150) ,
- eine Unterkonstruktion (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Modul (150) mechanisch an der Montageschiene (110) befestigt ist, und wobei das Modul (150) hydraulisch mit der Leitung (111) gekoppelt ist.
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