DE3611544A1 - Vorrichtung zum erzeugen von elektrischen strom durch solarzellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischen Strom durch Solarzellen mit einem den Strom speichernden Akkumulator und einem elektrischen Regelgerät.

Zur Deckung des Strombedarfs eines Hauses ist es bekannt, auf dem Dach des Hauses Sonnenzellen in Form von Solarmodulen zu befestigen und über Leitungen und Akkumulatoren die elektrischen Verbraucher zu versorgen. Diese bekannten Anlagen sind aufwendig, insbesondere teuer und können in Entwicklungsländern nur unter Schwierigkeiten eingesetzt werden, da der Pflege- und Wartungsaufwand für die in Entwicklungsländern zur Verfügung stehenden Mittel zu groß ist. Immer wieder zeigt es sich, daß in diesen Ländern die Anlagen still stehen, da es an Ersatzteilen und technischem Wissen fehlt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei hoher Betriebssicherheit einfach bedienbar und preiswert in der Herstellung ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Regelgerät neben dem Akkumulator alle elektrischen Regeleinrichtungen enthalten sind, die die von den Solarzellen zum Akkumulator und/oder vom Akkumulator zu den Verbrauchern führenden Ströme steuern, regeln und/oder wandeln.

Eine solche Vorrichtung kann aus einem einzigen Teil oder wenigen Teilen bestehen, die nicht ortsfest sein müssen und von Laien handhabbar sind. Die Vorrichtung ist kompakt und bedarf keiner Wartung. Anschlußschnüre sind entweder nicht vorhanden oder aber man kommt mit einer einzigen Anschlußschnur aus. Aufgrund der hohen Integration der einzelnen Teile kann ein Produkt auf den Markt gebracht werden, daß aufgrund seiner einfachen Handhabung von jedem wie ein üblicher Haushaltsgegenstand bedienbar ist. Der Bedarf für einen solchen Artikel ist insbesondere in Entwicklungsländern sehr hoch, so daß er wie ein Massenartikel hergestellt werden kann. Von besonderer Bedeutung ist hierbei, daß die Außenabmessungen der Vorrichtungen gering sein können, so daß sie wie ein tragbares Radio oder eine tragbare Lampe transportiert werden kann.

Es ist nicht erforderlich, daß die Vorrichtung stationär eingesetzt wird, d. h., daß z. B. die Solarmodule auf einem Dach befestigt werden, sondern es genügt, die Vorrichtung nach Bedarf einzusetzen und so z. B. tagsüber das Solarmodul in die Sonne zu legen und nachtsüber in die jeweilige Behausung hineinzunehmen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Regelgerät neben dem Akkumulator ein Laderegler ist, der den von den Solarzellen kommenden Strom regelt. Auch kann im Regelgerät ein Inverter sein, der den vom Akkumulator zu den Verbrauchern führenden Strom in Drehstrom oder Wechselstrom wandelt.

Durch diese Merkmale wird sichergestellt, daß die elektrische Energie ökonomisch gespeichert und genutzt wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Regelgerät eine Lampe zur Beleuchtung eines Raumes eingebaut ist. Eine solche im Gerät integrierte Lampe, insbesondere eine Leuchtstoffröhre verbessert die einfache Handhabung und Störunanfälligkeit der Vorrichtung. Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn im Regelteil mindestens eine Steckdose zum Anschluß von Verbrauchern eingebaut ist. An dieser Steckdose können z. B. Rasierapparate, weitere Leuchten, Transistorradios oder Funkgeräte angeschlossen werden.

Von besonderer Bedeutung ist es, wenn an das Regelgerät ein weiteres Regelgerät gleicher Bauart elektrisch anschließbar, insbesondere ansteckbar ist. Durch das Anschließen zweier oder mehrerer Regelgeräte aneinander in Form von Bausteinen wird es möglich, die Kapazität des Gerätes auf einfachste Weise zu erhöhen. Dies läßt es auch zu, daß der Benutzer zu Beginn ein erstes preiswertes Gerät kauft und durch Ansetzen weiterer Regelgeräte sich ein größeres Gerät schafft. Auch führt eine solche Anbaumöglichkeit zu dem Vorteil, daß bei Ausfall eines der Geräte immer noch mindestens ein funktionierendes Gerät geringerer Leistung übrig bleibt, so daß ein Totalausfall nicht entsteht. Deshalb wird auch vorgeschlagen, daß zwei oder mehr Regelgeräte bausteinförmig direkt aneinander befestigbar sind, wobei je eine Außenwand aneinander zur Anlage kommen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn jedes Regelgerät mit einem Solarzellen enthaltenden Solarmodul über eine elektrische Leitung oder direkt verbunden ist. Es ist also nicht nur möglich, die Regelgeräte jeweils über eine Leitung mit einem Solarmodul zu verbinden bzw. mehrere Regelgeräte über eine Leitung mit einem oder mehreren Solarmodulen, sondern die Solarmodule können auch bausteinförmig aneinandergesetzt werden, so daß die Fläche des Solarmoduls beliebig vergrößerbar ist und damit die Leistung erweiterbar.

Ein besonders gut handhabbares Gerät ohne jede Anschlußschnüre und damit mit größter Sicherheit gegen Ausfall wird dadurch geschaffen, daß das Regelgerät im Solarmodul eingebaut ist. Ein solches einziges Gerät, das nicht nur die Sonnenstrahlung in elektrischen Strom wandelt, sondern gleichzeitg auch speichert und abgibt, kann ohne jedes Problem von jedermann gehandhabt werden und wird tagsüber der Sonnenstrahlung ausgesetzt und abends nach Sonnenuntergang in die Behausung genommen, so daß es dort für die verschiedensten elektrischen Verbraucher verwendbar ist. In dem Fall, in dem in dieser Vorrichtung sogar eine Lampe, insbesondere eine Leuchtstoffröhre eingebaut ist, gibt somit dasselbe Gerät direkt Licht zur Beleuchtung eines Raumes ab. Eine solche Vorrichtung ist nicht vergleichbar mit einer Taschenlampe, die Sonnenzellen an der Außenseite aufweist, da völlig andere Leistungen und zudem geregelt erbracht werden.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß das Regelgerät am Solarmodul lösbar direkt befestigt ist. Hierdurch kann eine höhere Flexibilität als auch eine leichtere Reparatur ermöglicht werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Solarmodul mindestens eine Steckdose zum Anschluß weiterer Verbraucher aufweist, da dann andere Verbraucher anschließbar sind.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß das Solarmodul eine Lampe, insbesondere eine Leuchtstoffröhre für Raumbeleuchtungszwecke aufweist. Damit kann die Vorrichtung z. B. an die Wand gehängt werden und ist während der Körperpflege, insbesondere während des Rasierens hilfreich.

Besonders geringe Außenabmessungen weist die Vorrichtung dann auf, wenn auf der Rückseite des Solarmoduls oder als Zwischenschicht ein folien- oder plattenförmiger Akkumulator befestigt ist. Auch vereinfacht ein solcher plattenförmiger Akkumulator die Massenfertigung. Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß der Akkumulator lösbar befestigt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: ein Regelgerät, das über eine Leitung mit einem Solarmodul verbunden ist, wobei sowohl am Regelgerät als auch am Solarmodul weitere Geräte und Module baukastenförmig anschließbar sind,

Fig. 2: ein Solarmodul mit integriertem Regelgerät,

Fig. 3: ein Solarmodul mit integriertem Regelgerät und Lampe,

Fig. 4: eine Seitenansicht eines Solarmoduls mit integriertem Regelgerät und Lampe und

Fig. 5: einen Schnitt durch ein Modul nach Fig. 4.

Im ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist und bleibt das Regelgerät 1 ein getrennter Bestandteil gegenüber dem Solarmodul 2. Regelgerät und Solarmodul sind miteinander durch eine elektrische Leitung 3 verbunden, die durch eine an ihr befindliche Steckbuchse auf einen am Regelgerät befestigten Stecker 5 lösbar befestigt ist.

Im Regelgerät befindet sich ein Laderegler 6, der mikroprozessorgesteuert für ein optimales Laden eines im Regelgerät befindlichen Akkumulators 7 sorgt. Ferner enthält das Regelgerät einen Inverter 8, der den vom Akkumulator zum Verbraucher führenden Strom wandelt. Dieses Wandeln kann eine Änderung der Spannung und/oder das Erzeugen eines Drehstroms oder Wechselstroms sein. Das Regelgerät 1 weist vorzugsweise mindestens eine Steckdose 9 auf, durch die ein elektrischer Verbraucher anschließbar ist. Im Ausführungsbeispiel sind an dem Regelgerät zwei Steckdosen 9, 10 angeschlossen, von der die Dose 9 220 Volt Wechselstrom und die Dose 10, 12 Volt Gleichstrom abgibt.

Im Regelgerät 1 kann ein Verbraucher eingebaut (integriert) sein. Dies ist im Ausführungsbeispiel eine Lampe 11, insbesondere im Form einer Leuchtstoffröhre, die durch einen nichtdargestellten Schalter einschaltbar ist. Alternativ oder zusätzlich können noch andere Verbraucher, insbesondere ein Radio eingebaut sein. Das Solarmodul kann insbesondere auf das Dach eines Gebäudes gelegt werden und über die Leitungen 3 mit dem im Gebäude befindlichen Regelgerät verbunden sein. Solarmodul 2 und Regelgerät 1 sind nicht stationär sondern können beliebig bewegt und dorthin transportiert werden, wo sie jeweils gebraucht werden. Insbesondere in Ländern ohne Infrastruktur wird hierdurch eine dezentrale Energie- und oder Informations­ struktur erreicht.

Trotz eines mobilen Einsatzes kann sowohl das Regelgerät als auch das Solarmodul durch Anstecken gleicher Geräte vergrößert werden, so daß in Form von aneinander befestigten Bausteinen die gewünschte Leistung erreichbar ist. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind drei Solarmodule 2 und drei Regelgeräte 1 aneinander angeschlossen und durch eine einzige Leitung miteinander verbunden.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich nach dem ersten dadurch, daß das Regelgerät 1 innerhalb des Solarmoduls 2 angeordnet ist und somit ein Teil des Solarmoduls bildet, insbesondere sich innerhalb des Gehäuses oder der Außenabmessungen des Solarmoduls befindet. Hierbei kann zwar aus Service- oder Reparatur­ gründen das Regelgerät, wie Fig. 3 zeigt, vom Solarmodul 2 abnehmbar sein, aber Regelgerät 1 und Solarmodul 2 bilden eine Einheit. Von dieser Einheit kann eine Leitung 12 zu einem Verbraucher abgehen.

In den in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungs­ beispielen weist das Solarmodul 2 Steckdosen 9, 10 auf, um Verbraucher anschließen zu können. Ferner besitzt das plattenförmige Solarmodul wiederum eine Lampe 11, insbesondere in Form einer Leuchtstoffröhre. In diesem Ausführungsbeispiel ragt keines der Teile 1, 9 bis 11 über die Außenabmessungen des plattenförmigen Solarmoduls 2 hinaus, so daß die Gesamtvorrichtung eine handliche optisch schöne Einheit in Quaderform bildet.

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 zeichnet sich noch dadurch aus, daß der Akkumulator folienförmig ist und sich an der Rückseite des Solarmoduls so parallel zu den Sonnenzellen 13 befindet. Auf der den Sonnenzellen 13 abgewandten Rückseite des Moduls kann ein Spiegel befestigt sein. In diesem Fall befindet sich die Lampe 11 neben diesem Spiegel.

In allen Ausführungsbeispielen sind an den seitlichen Rändern bzw. Schmalseiten der Module und/oder der Regelgeräte Stecker angeordnet, die in Steckdosen benachbarter Module bzw. Regelgeräte eindringen um eine elektrische Verbindung herzustellen, wenn zwei oder mehr Module, Geräte bzw. Vorrichtungen baukastenförmig aneinander befestigt, insbesondere gesteckt werden um Einheiten größerer Leistung zu erhalten. Hierbei liegen dann die Seiten- oder Stirnflächen benachbarter Module, Geräte oder Vorrichtungen aneinander, wobei im befestigten Zustand die oberen Flachseiten sich in derselben Ebene befinden.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischen Strom durch Solarzellen mit einem den Strom speichernden Akkumulator und einem elektrischen Regelgerät, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Regelgerät (1) neben dem Akkumulator (7) alle elektrischen Regeleinrichtungen (6, 8) enthalten sind, die die von den Solarzellen (13) zum Akkumulator (7) und/oder vom Akkumulator zu den Verbrauchern führenden Ströme steuern, regeln und/oder wandeln.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Regelgerät (1) neben dem Akkumulator (7) ein Laderegler (6) ist, der den von den Solarzellen (13) kommenden Strom regelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Regelgerät (1) ein Inverter (8) ist, der den vom Akkumulator (7) zu den Verbrauchern führenden Strom in Drehstrom oder Wechselstrom wandelt.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Regelgerät (1) eine Lampe (11) zur Beleuchtung eines Raumes eingebaut ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Regelgerät (1) mindestens eine Steckdose (9, 10) zum Anschluß von Verbrauchern eingebaut ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an das Regelgerät (1) ein weiteres Regelgerät (1) gleicher Bauart elektrisch anschließbar, insbesondere ansteckbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Regelgeräte (1) bausteinförmig direkt aneinander befestigbar sind, wobei je eine Außenwand aneinander zur Anlage kommen.

8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Regelgerät (1) mit einem Solarzellen enthaltenden Solarmodul (2) über eine elektrische Leitung oder direkt verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarmodule (2) bausteinförmig direkt aneinander befestigbar sind, wobei die Rahmen oder Außenseiten aneinander zur Anlage gelangen.

10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelgerät (1) im Solarmodul (2) eingebaut ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelgerät (1) am Solarmodul (2) lösbar direkt befestigt ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Solarmodul (2) mindestens eine Steckdose (9, 10) zum Anschluß weiterer Verbraucher aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Solarmodul (2) eine Lampe (11), insbesondere eine Leuchtstoffröhre für Raumbeleuchtungszwecke aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite des Solarmoduls (2) ein Spiegel befestigt ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite des Solarmoduls (2) oder als Zwischenschicht ein folien- oder plattenförmiger Akkumulator (7) befestigt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Akkumulator (7) lösbar befestigt ist.