DE202007017775U1

DE202007017775U1 - Photovoltaikmodul

Info

Publication number: DE202007017775U1
Application number: DE202007017775U
Authority: DE
Original assignee: ANKER JOHANNES; SUNPLUGED GmbH
Current assignee: ANKER JOHANNES; SUNPLUGED GmbH
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2017-12-21

Abstract

Photovoltaikmodul mit mehreren parallel zueinander angeordneten, jeweils mindestens eine Photovoltaikzelle (10) aufweisenden Photovoltaiklamellen (9) und mit einem die Photovoltaiklamellen (9) umgebenden Gehäuse (2), an dem die Photovoltaiklamellen (9) gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) als geschlossener, dichter, die Photovoltaiklamellen (9) vollständig einschließender Hohlkörper mit Wänden (4–8) ausgebildet ist, von denen zumindest die auf der Lichteinfallseite angeordnete Wand (3) aus lichtdurchlässigem Material besteht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Photovoltaikmodul mit mehreren parallel zueinander angeordneten, jeweils mindestens eine Photovoltaikzelle aufweisenden Photovoltaiklamellen und mit einem die Photovoltaiklamellen umgebenden Gehäuse, an dem die Photovoltaiklamellen gehaltert sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Photovoltaikmodule, auch Solarmodule oder Solargeneratoren genannt, wandeln bekanntermaßen das Licht der Sonne direkt in elektrische Energie um. Maßgebender Bestandteil sind dabei die Photovoltaikzellen, auch Solarzellen genannt, von denen meist mehrere innerhalb eines Photovoltaikmoduls zur Erhöhung der Leistung zusammengeschaltet sind.
Es ist bekannt, mehrere Photovoltaikzellen in einer Ebene nebeneinander fest im Photovoltaikmodul anzuordnen. Werden derartige Module statisch beispielsweise auf Dächern oder an Fassaden installiert, so lässt häufig der Wirkungsgrad zu wünschen übrig, da dieser stark vom Sonnengang abhängig ist.
Um diesen Nachteil zu reduzieren, ist es bereits bekannt, Photovoltaikmodule als Ganzes beweglich zu installieren und mittels eines geeigneten Bewegungsmechanismus der Sonne nachzuführen. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass relativ große Antriebe und komplexe Haltekonstruktionen erforderlich sind, die mit entsprechend hohen Kosten verbunden sind. Weiterhin stehen derartige Module je nach Schwenkwinkel teilsweise relativ weit über das Dach bzw. die Fassade vor.
Aus der US 6,870,087 B1 ist bereits ein Photovoltaikmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt, das eine Vielzahl parallel zueinander angeordneter Photovoltaiklamellen aufweist. Jede Photovoltaiklamelle weist eine Mehrzahl miteinander verdrahteter Photovoltaikzellen auf. Die Photovoltaiklamellen sind dabei endseitig an einem offenen Rahmen schwenkbar gelagert, so dass ihre Schrägstellung verändert werden kann und die Lamellen eine zur Sonne optimierte Stellung einnehmen können. Nachteilig ist hierbei, dass die Photovoltaikzellen, da sie direkt den Witterungseinflüssen ausgesetzt sind, in aufwendiger Weise mit einer Schutzschicht versehen, d. h. laminiert werden müssen, damit sie auch über längere Zeit den Witterungseinflüssen standhalten können. Weiterhin ist der Anwendungsbereich dieses Photovoltaikmoduls auf die Erzeugung elektrischer Energie begrenzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Photovoltaikmodul der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen im Vergleich zu bekannten Photovoltaikmodulen breiteren Anwendungsbereich aufweist, gegen Witterungseinflüsse unempfindlich und dabei relativ einfach und kostengünstig herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Photovoltaikmodul mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Beim erfindungsgemäßen Photovoltaikmodul ist das Gehäuse als geschlossener, dichter, die Photovoltaiklamellen vollständig einschließender Hohlkörper mit Wänden ausgebildet, von denen zumindest die auf der Lichteinfallseite angeordnete Wand aus lichtdurchlässigem Material besteht.
Das erfindungsgemäße Photovoltaikmodul bietet den Vorteil, dass es als geschlossenes Bauteil und damit als Konstruktionselement in Wände, Dächer oder andere Gebäudeteile integriert werden kann. Dies bedeutet, dass das Photovoltaikmodul die Wand, das Dach oder das sonstige Gebäudeelement an der betreffenden Stelle ersetzen kann und nicht als zusätzliches Element angebracht werden muss. Das geschlossene Gehäuse kann dabei ohne weiteres derart stabil ausgebildet werden, dass es auch größere Belastungen, insbesondere auch Drucklasten, aushalten kann. Durch die geschlossene, dichte Ausbildung des Gehäuses sind die Photovoltaiklamellen und -zellen vor Witterungseinflüssen geschützt. Weiterhin besteht keine Verschmutzungsgefahr, so dass der Wirkungsgrad der Solarzellen über lange Zeit unverändert aufrechterhalten wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass das erfindungsgemäße Photovoltaikmodul ein zusätzliches wärme- und Schallisolationselement bildet.
Als lichtdurchlässiges Material wird zweckmäßigerweise Glas verwendet. Andere Materialien, insbesondere lichtdurchlässige Kunststoffe wie Acrylglas, sind ebenfalls denkbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform besteht auch die der lichteinfallsseitigen Wand gegenüberliegende Wand aus lichtdurchlässigem Material. Hierdurch kann der besondere Vorteil erzielt werden, dass das Photovoltaikmodul auch als eine Art Fenster verwendet werden kann, wobei die Photovoltaiklamellen je nach Anstellwinkel mehr oder weniger Licht durch das gesamte Modul hindurchlassen.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Photovoltaiklamellen schwenkbar im Gehäuse gelagert sind. Hierdurch können die Photovoltaiklamellen dem Sonnengang nachgeführt oder auch nur auf einfache Weise in die optimale Schräglage gebracht werden. Weiterhin bietet die schwenkbare Anordnung der Photovoltaiklamellen den Vorteil, dass Räume wahlweise mit Sonnenlicht durchflutet oder aber auch beschattet werden können. Ein derartiges Photovoltaikmodul kann somit zusätzlich auch als variables Beschattungselement verwendet werden. Alternativ hierzu ist es jedoch auch ohne weiteres möglich, die Photovoltaiklamellen nicht schwenkbar im Gehäuse zu fixieren.
Vorzugsweise sind die Photovoltaiklamellen mittels eines Magnetantriebs in unterschiedliche Schwenklagen bringbar, wobei der Magnetantrieb eine außerhalb des Gehäuses angeordnete, magnetische Stelleinrichtung umfasst. Ein derartiger Magnetantrieb ermöglicht es auf besonders einfache Weise, dass das Gehäuse des Photovoltaikmoduls vollkommen gasdicht ausgeführt wird, da der Magnetantrieb von außen berührungslos auf die Photovoltaiklamellen einwirken kann. Die gasdichte Ausführung des Gehäuses bietet besondere Vorteile in Bezug auf Wärme- und Schallisolation sowie in Bezug auf die Vermeidung von Verschmutzungen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Photovoltaiklamellen an ihrer Rückseite mit einer lichtreflektierenden Schicht versehen. Hierdurch können die Photovoltaiklamellen bei Dunkelheit derart verstellt werden, dass sie Kunstlicht in den Raum zurückstrahlen und dadurch die Lichtausbeute verbessern.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hat das Gehäuse die Form eines geschlossenen Quaders. Hierdurch kann das Photovoltaikmodul auf besonders einfache Weise als Einbauelement verwendet und in Wände oder Dächer integriert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1: eine perspektivische, schematische Darstellung der wichtigsten Teile des erfindungsgemäßen Photovoltaikmoduls,
2: eine stirnseitige Ansicht des Photovoltaikmoduls von 1,
3: eine Seitenansicht des Photovoltaikmoduls von 1, und
4: eine Draufsicht auf das Photovoltaikmodul von 1.
Aus den 1 bis 4 ist ein Photovoltaikmodul 1 ersichtlich, das unter anderem als Glaskonstruktionselement zum Einbau in Wände, Dächer etc., d. h. als Teil eines Baukörpers, verwendet werden kann.
Das Photovoltaikmodul 1 weist ein im Wesentlichen quaderförmiges Gehäuse 2 mit einer ebenen vorderen Wand 3, einer hierzu parallelen hinteren Wand 4, seitlichen Stirnwänden 5, 6, einer oberen Stirnwand 7 und einer unteren Stirnwand 8 auf. Die Wände 3–8 bilden einen gasdicht geschlossenen, dichten Hohlkörper. Die vordere und hintere Wand 3, 4 bestehen jeweils aus lichtdurchlässigen Glasplatten. Je nach Einsatzzweck ist es jedoch auch möglich, lediglich die vordere Wand 3, die auf der Lichteinfallseite liegt, aus einem durchsichtigen Material, insbesondere Glas, auszubilden, und für die hintere Wand 4 ein anderes, auch lichtundurchlässiges Material zu verwenden, beispielsweise Metall oder Kunststoff.
Die seitlichen Stirnwände 5, 6 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel im Querschnitt U-förmig, so dass sie zwei parallele Seitenschenkel bilden, an denen die Wände 3, 4 von außen angesetzt werden können. Eine derartige Querschnittsform ist jedoch optional und kann in Abhängigkeit der speziellen Ausführungsform des Photovoltaikmoduls 1 variieren. Die obere und untere Stirnwand 7, 8 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als ebene Platten ausgeführt, können jedoch wiederum auch je nach spezieller Ausführung des Photovoltaikmoduls 1 in der Querschnittsform variieren.
Innerhalb des Gehäuses 2 befinden sich sieben zueinander parallel angeordnete Photovoltaiklamellen 9. Jede Photovoltaiklamelle 9 weist sechs Photovoltaikzellen 10 auf, die in einer Reihe dicht nebeneinander angeordnet sind. Die Anzahl der Photovoltaiklamellen und die Anzahl der Photovoltaikzellen pro Photovoltaiklamelle kann jedoch je nach Größe des Photovoltaikmoduls 1 und der Photovoltaikzellen 10 in weitem Umfang variieren.
Die Photovoltaiklamellen 9 weisen jeweils in ihren gegenüberliegenden Endbereichen vorstehende Lagerzapfen 11 auf, mit denen sie in den seitlichen Stirnwänden 5, 6 schwenkbar gelagert sind. Die Lager sind mit 12 bezeichnet. Auf diese Weise können die Photovoltaiklamellen 9 um ihre mittige Längsachse geschwenkt werden, so dass der Winkel, den die Photovoltaikzellen 10 zur Hauptebene des Photovoltaikmoduls 1 einnehmen, verändert werden kann. Die Breite der Photovoltaiklamellen 9 ist, wie aus 2 ersichtlich, geringer als der Abstand zwischen benachbarten Schwenkachsen, so dass sich die Photovoltaiklamellen 9 nicht berühren, auch wenn sie vollkommen parallel zur Hauptebene des Photovoltaikmoduls 1 ausgerichtet sind, d. h. bei der Darstellung von 2 vollkommen vertikal angeordnet wären.
Soll das Photovoltaikmodul 1 nicht nur als Stromerzeugungseinrichtung, sondern auch als Beschattungselement verwendet werden, beträgt der bevorzugte Schwenkbereich für die Photovoltaiklamellen 9 etwa 180°. Beim Einsatz des Photovoltaikmoduls 1 als reines Stromerzeugungsmodul dürfte ein Schwenkbereich von 90° in den meisten Fällen ausreichend sein.
Das Verschwenken der Photovoltaiklamellen 9 erfolgt berührungslos über einen nicht näher dargestellten Magnetantrieb. Hierzu weist der Magnetantrieb eine in den Figuren lediglich schematisch dargestellte Stelleinrichtung 13 auf, die an der Außenseite der seitlichen Stirnwand 6 angeordnet ist. Diese Stelleinrichtung 13 kann beispielsweise eine verschiebbare Stange umfassen, die entweder selbst Magnete trägt oder aus einem ferromagnetischen Material besteht und mit ferromagnetischen Elementen oder Magneten zusammenwirkt, die an den Photovoltaiklamellen 9 angeordnet sind. Die Magnete bzw. ferromagnetischen Elemente sind dabei derart angeordnet und zueinander ausgerichtet, dass bei einem Verschieben der Schubstange in Längsrichtung die Photovoltaiklamellen 9 entsprechend verschwenkt werden. Bei Vorhandensein eines derartigen Magnetantriebs besteht die seitliche Stirnwand 6 zweckmäßigerweise aus einem Material, das die Übertragung der magnetischen Kraft nicht oder nur minimal beeinträchtigt.
Es ist ohne weiteres denkbar, anstelle eines Magnetantriebs andere Antriebe, beispielsweise einen mechanischen Antrieb, mit dem die Photovoltaiklamellen 9 direkt gekoppelt sind, vorzusehen. Beispielsweise ist es denkbar, die Lagerzapfen 11 durch die seitliche Stirnwand 6 abgedichtet hindurchzuführen und auf mechanische Weise mit einem Schwenkantrieb, beispielsweise einem Elektromotor, zu koppeln.
Die Stelleinrichtung 13 ist mit einer lediglich in 1 schematisch dargestellten Regelelektronik 14 verbunden, welche beispielsweise mittels eines Programms oder mittels Signalen, die sie von Lichtsensoren erhält, die Stelleinrichtung 13 derart aktiviert, dass die Photovoltaikzellen 10 je nach Wunsch des Benutzers optimal in Richtung Sonne ausgerichtet sind und damit den größtmöglichen Stromerzeugungs-Wirkungsgrad liefern oder in der gewünschten Weise als Beschattungselemente dienen.
Alternativ zur beschriebenen Ausführungsform mit schwenkbaren Photovoltaiklamellen 9 ist es auch ohne weiteres möglich, die Photovoltaiklamellen 9 fest in einem bestimmten Winkel innerhalb des geschlossenen Gehäuses 2 anzuordnen. In diesem Fall sind Stelleinrichtung 13 und Regelelektronik 14 nicht erforderlich. Weiterhin ist es auch ohne weiteres möglich, das gesamte Photovoltaikmodul 1 in unterschiedlichen Schräg- und Drehlagen an einem Baukörper zu fixieren oder in diesen zu integrieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6870087 B1 [0005]

Claims

Photovoltaikmodul mit mehreren parallel zueinander angeordneten, jeweils mindestens eine Photovoltaikzelle (10) aufweisenden Photovoltaiklamellen (9) und mit einem die Photovoltaiklamellen (9) umgebenden Gehäuse (2), an dem die Photovoltaiklamellen (9) gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) als geschlossener, dichter, die Photovoltaiklamellen (9) vollständig einschließender Hohlkörper mit Wänden (4–8) ausgebildet ist, von denen zumindest die auf der Lichteinfallseite angeordnete Wand (3) aus lichtdurchlässigem Material besteht.
Photovoltaikmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch die der lichteinfallseitigen Wand (3) gegenüberliegende Wand (4) aus lichtdurchlässigem Material besteht.
Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) die Form eines geschlossenen Quaders hat.
Photovoltaikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Photovoltaiklamellen (9) schwenkbar im Gehäuse (2) gelagert sind.
Photovoltaikmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Photovoltaiklamellen mittels eines Magnetantriebs in unterschiedliche Schwenklagen bringbar sind, wobei der Magnetantrieb eine außerhalb des Gehäuses (2) angeordnete Stelleinrichtung (13) umfasst.
Photovoltaikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Photovoltaiklamellen (9) an ihrer Rückseite mit einer lichtreflektierenden Schicht versehen sind.