EP3231083A1 - Einrichtung zur energiegewinnung - Google Patents

Einrichtung zur energiegewinnung

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Publication number
EP3231083A1
EP3231083A1 EP15807623.2A EP15807623A EP3231083A1 EP 3231083 A1 EP3231083 A1 EP 3231083A1 EP 15807623 A EP15807623 A EP 15807623A EP 3231083 A1 EP3231083 A1 EP 3231083A1
Authority
EP
European Patent Office
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box
operating space
shaped
shaped operating
frame
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.)
Withdrawn
Application number
EP15807623.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günther REISS
Alaaeldin A. ASSAL
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3231083A1 publication Critical patent/EP3231083A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S25/70—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules with means for adjusting the final position or orientation of supporting elements in relation to each other or to a mounting surface; with means for compensating mounting tolerances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/45—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with two rotation axes
    • F24S30/452—Vertical primary axis
    • 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
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/40—Mobile PV generator systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S2025/01—Special support components; Methods of use
    • F24S2025/012—Foldable support elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a device for power generation, in particular a fully automatic, mobile device for the production of electrical energy by sunlight.
  • the facility enables the uninterrupted supply of electric energy in impassable, undeveloped areas of the earth. It can be used for exploration, disaster relief, humanitarian and military purposes.
  • a hand-held, hand-operated, small “solar charger” is described in Utility Model DE202004010896U1.
  • Two hinged bodies, a lid body and a base body, carry on their inside solar cells, with the help of the charging of a battery to be made.
  • a mobile generator device is described in WO 2013/091906.
  • a housing In a housing are solar cell modules that can take a transport position and a working position.
  • the enclosure protects the solar cell modules in the transport position by being located completely in the transport position within the same.
  • the device is modular in that individual generator devices stack with industrial trucks and handle and cascade over a detachable housing connection.
  • Installation and uninstallation must be done manually. Manual intervention is required to move the solar cell modules from the transport to the working position or to change the working position.
  • a container-based solution is also offered by Mobile Grid (Mobile Grid, 3700 Buffalo Speedway, Suit 940, Houston, TX, 77098, www.mobilegrid.com).
  • Level solar panels are manually moved along a rotation axis from a folded position to a pivoted position and rigidly bolted to swather-like struts. Motorized drives and automated operation are not provided.
  • the core of the device for generating energy is a housing, which is similar to a standardized transport device, which is commonly referred to as a container. Its appearance is a cuboid body, completely enclosed, equipped with standardized hangers for transport and extremely robust and durable.
  • the device is transported to generate energy.
  • Standardized, globally available solutions for ship, rail, truck and helicopter transport are available and can be used without restrictions.
  • the equipment can be brought to the job site quickly, cost-effectively and easily using standardized, worldwide available loading and transport technology. There are no further requirements at the place of use besides an at least halfway level surface.
  • the device must be simple and robust. All technically sophisticated components are neither visible nor accessible from the outside.
  • the device has two states of appearance, a transport and a working state.
  • the device In the transport state, the device forms a completely closed, cuboid body, which is robust enough to withstand even rough handling on ships, in harbors, in railroad or truck transport.
  • the external appearance is indistinguishable from that of a standard transporting device, just as mass, manageability and dimensions may correspond to exactly one standard transporting device.
  • the device can automatically move into the working state, such that, if the weather is suitable, ie solar radiation, from the cuboid Transport body solar cell surfaces grown, which are tracked automatically and at least approximately orthogonal to sunlight and fill energy storage. In periods without solar radiation, ie at night, in storm and rain, the device can automatically turn back into the cuboid transport state. This should protect the expensive and comparatively sensitive solar cells. Due to the energy storage, however, an uninterrupted release of energy can also take place in the periods in which an energy accumulation by means of the solar cells is impossible.
  • the weather ie solar radiation
  • the cuboid Transport body solar cell surfaces grown which are tracked automatically and at least approximately orthogonal to sunlight and fill energy storage.
  • the device can automatically turn back into the cuboid transport state. This should protect the expensive and comparatively sensitive solar cells. Due to the energy storage, however, an uninterrupted release of energy can also take place in the periods in which an energy accumulation by means of the solar cells is impossible.
  • the housing of the power plant is divided into two parts.
  • a frame-shaped lower part as a steel or aluminum frame construction comparatively small thickness forms the foundation of the power plant.
  • the box-shaped operating room various electrical components for converting the supplied from the solar cells, low-voltage DC voltage in the usual AC mains voltage are arranged.
  • the box-shaped operating room is, as known from a container, closed with two massive doors. It also houses the control and regulation technology for fully automatic operation.
  • the control technology is remotely controllable and remotely controllable, d. H. On site, no specialists are required to operate the power generation plant.
  • the weather conditions at the place of use are determined and from this the behavior of the power generation plant is derived.
  • the strength of the solar radiation, the wind speed, the dust concentration of the air and the humidity are determined.
  • the position of the place of use and the orientation of the energy production plant can be determined and from this the direction of the solar radiation can be calculated and the energy production plant can be aligned therewith. If the parameters determined make it possible to conclude weather conditions that might cause damage to the device for generating energy, these are automatically encapsulated in a cuboid shape Body. It is able to withstand even the most adverse environmental and weather conditions while effectively protecting the valuable components of the energy production facility.
  • Two hinges are arranged symmetrically along the side surfaces of the cuboid body at its top.
  • Side surface means that vertical surface of the cuboid body with the largest extent.
  • the panels carry one-sided solar cells and are designed as a frame construction such that the solar cells are sunk in the frame and are protected on its back by an additional planking.
  • the panels are folded and parallel on top of the cuboid body over each other, the solar cells pointing down and are neither accessible nor visible from the outside. From the inside of the box-shaped space, the panels with electrically operated locking elements can be rigidly connected to the cuboid body.
  • linkages designed as a four-joint coupling gear
  • the linkages are dimensioned so that they lie in the transport position of the power generation plant within the cuboid body and are encapsulated by this.
  • a gap-like opening on at least one end face of the cuboid body is present, in which the rods dip and completely disappear in the transport position in this gap-like opening.
  • the poles have only swivel joints to ensure ruggedness and rigidity.
  • the use of two parallel-coupled coupling gears is proposed per panel, which are arranged in parallel so that they do not pass through their dead spots simultaneously.
  • At least three electric motor drives are present. These drives are designed so that they consume no energy in the static, ie not moving state. Two of these drives are intended to move the drive shafts for the two linkages. A third drive is responsible for the rotation of the box-shaped operating space relative to the frame-shaped lower part. All drives are equipped with a measuring system, ie the information provided by the measuring system clearly indicates the position of the panels and the relative rotation of the box-shaped operating room to the frame-shaped base. The drives are constructed and accessible in the box-shaped operating room so that in the event of an accident the movement around the azimuth joint and around the folding joints is possible manually by means of a crank.
  • the rigid panel with solar cells Fixed on the top of the cuboid body is another, rigid panel with solar cells. This is in the transport state, i. the appearance of the device for generating energy as a cuboid body, covered and protected by the two rotatable panels. In the working state, with the sun in the zenith, the rigid and the two rotatable panels form an area which is at least three times the base of the cuboid body.
  • the device for generating energy is characterized in particular by one or a combination of the following features, namely:
  • both electrical conversion means (17) for the conversion of the deployable solar panels (4) and the roof-mounted solar cells (5) provided and in the frame-shaped Lower part (2) stored direct current in commercial alternating current and electrical and electronic control devices (18) for calculating and analyzing environmental and operating conditions and for controlling the electrical processes on the one hand and the electric drives, the Azimuthantriebes (7) and the Faltantriebe (11) on the other hand, and these control devices (18) have at least one operating mode which enables fully automatic operation.
  • a cleaning device (21) for the mechanical and chemical cleaning of the deployable solar panels (4) and the roof-mounted solar cells (5) is arranged, the effect of which, viewed along the axis of Azimuthgelenkes (7) can unfold down and up, the roof-mounted solar cells (5) can be completely swept and cleaned by this and by pivoting each one of the deployable Solar panels (4) in a position parallel to the roof-mounted solar cells (5) in the intervening gap, the cleaning device (21) is able to work and the deployable solar panels (4) to clean individually.
  • each of the at least two mobile solar panels (4) equipped with solar cells is subdivided into sub-panels (20) which are serially arranged successively through hinges parallel to the folding joints and which inevitably develop into a surface significantly larger than the base of the parallelepiped Body (1), and this surface occupies a fixed angle of less than 45 degrees relative to the box-shaped operating space (3) and the deployment of the sub-panels is by pinion-gearing, by counting, in the distal direction, the panel with the index i is connected to the panel of the index (i-2) with two hinges via a coupling or pull rod, the box-shaped operating space (3) has the index 0 and the index 1 panel via the folding joint (6) of its electric folding drive (11) is moved.
  • the box-shaped operating space (3) has on its upper side groove-shaped, along its longer side extending recesses, which are closed in the transport state of the attached to the folding joints panels and in which wave-like, pliable, textile surfaces are formed, which are designed as solar cells and which are deployed like awning during the deployment in the operating state.
  • Figures 1 to 5 An overall view of the device for energy production in the
  • Transport condition d. H. in the appearance as a cuboid body an overall view of the device for generating energy in the
  • Figure 5 shows the device for generating energy in another constructive

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Energieerzeugung, die mobil einsetzbar ist, wie eine standardisierte Transportvorrichtung gehandhabt werden und zwei grundsätzliche Zustände, einem Arbeits-und einem Transportzustand, einnehmen kann, wobei im Transportzustand die Einrichtung einen quaderförmiger Körper (1) bildet.

Description

Einrichtung zur Energiegewinnung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Energieerzeugung, insbesondere eine vollautomatisch arbeitende, mobile Einrichtung zur Gewinnung von Elektroenergie durch Sonnenlicht. Die Einrichtung ermöglicht die ununterbrochene Bereitstellung von Elektroenergie in unwegsamen, unerschlossenen Gebieten der Erde. Sie ist für Zwecke der Exploration, im Katastrophenfall, für humanitäre und militärische Zwecke einsetzbar.
Einzige Voraussetzung für ihre Nutzung ist das Vorhandensein genügend starker und genügend lang anhaltender Sonnenstrahlung.
Stand der Technik
Bekannt sind mobile Einrichtungen zur Reinigung von Wasser für verschiedene Anwendungsgebiete, wie Bergbau, Landwirtschaft, aber auch humanitäre Zwecke, z. B. zur Verwendung in Flüchtlingslagern (Ecosphere Technologies, 3515 S.E. Lionel Terrace, Stuart, FL, 34997, www.ecospheretech.com). Die Einrichtung sind in LKW- Sattelaufliegern montiert, vergleichsweise groß, schwer und sperrig. Zur Energieversorgung sind auch Solarzellen vorgesehen, die schubkastenartig, mit Hilfe von Schubgelenken, manuell aus den Sattelaufliegern heraus geschoben werden. Zumindest die Installation benötigt Fachpersonal und Spezial- Transporteinrichtungen. Die Schubgelenke der Solarzellenpaneele erschweren einen Einsatz in rauer Umgebung (Wüste, Gebirge...) und sind nach dem Entfalten starr, also nicht dem Lauf der Sonne folgend.
Ein "Energiepaket für Solarmobil" wird in DE4003513 beschrieben. Dazu sind faltbare Paneele, in ähnlicher Form wie von einer Faltschachtel bekannt, auf einem Kleinwagen befestigt. Die Art der Befestigung, die Art der Ent- und Zusammenfaltung, die Art der Ausrichtung nach der Sonne wird nicht beschrieben, soll aber wohl manuell vorgenommen werden. Ebenso wird nicht beschrieben, wie nach der Zusammenfaltung eine "...Restmodulfläche der Sonne zugewandet bleibt".
Ein in einer Hand haltbares, handbedientes, kleines "Solar-Aufladegerät" wird im Gebrauchsmuster DE202004010896U1 beschrieben. Zwei klappbar verbundene Körper, ein Deckelkörper und ein Unterlagekörper, tragen an ihrer Innenseite Solarzellen, mit deren Hilfe die Aufladung eines Akkumulators vorgenommen werden soll.
Ein elektrischer Trockenrasierapparat wird in DE3641978 beschrieben. Dieser besitzt Solarzellen, die durch manuelles Abklappen eines "Energiedeckels" freigegeben werden. Zur Steigerung der Energieausbeute durch Erhöhung der "Sonnenzellenfläche" wird das Anbringen weiterer plattenförmiger "Energieplatten" vorgeschlagen.
Die drei aufgeführten Lösungen sind wegen ihrer Abmessungen ausschließlich dafür vorgesehen, manuell in Richtung der Sonne orientiert zu werden. Ebenso erfolgt das Entfalten der flächenförmigen Gebilde, die aus Lichteinstrahlung Elektroenergie erzeugen sollen, manuell, es ist also weder ein Antrieb vorhanden, noch sind Lösungen abgegeben, die die Entfaltung der flächenförmigen Gebilde zwangläufig gestalten.
Eine mobile Generatorvorrichtung wird in WO 2013/091906 beschrieben. In einer Umhausung befinden sich Solarzellenmodule, die eine Transportposition und eine Arbeitsposition einnehmen können.
Die Umhausung schützt in der Transportposition die Solarzellenmodule, indem sich diese in Transportposition komplett innerhalb derselben befinden. Die Vorrichtung ist modular, indem sich einzelne Generatorvorrichtungen mit Flurförderzeugen stapeln und handhaben und über eine lösbare Gehäuseverbindung kaskadieren lassen.
Installation und Deinstallation müssen manuell vorgenommen werden. Manuelle Einflussnahme ist erforderlich, um die Solarzellenmodule von der Transport- in die Arbeitsposition zu bewegen oder um die Arbeitsposition zu ändern.
Lösungen auf der Basis von standardisierten Transportcontainern sind bekannt. So wird eine Lösung beschrieben, EnergyContainer genannt, in der Solarzellenpaneele transportiert und am Einsatzort manuell auf diesen aufgesetzt werden (Johannes Hübner- Fabrik elektrischer Maschinen GmbH, Siemensstr.7, 35394 Gießen). Die Einrichtung ist starr, eine Nachführung entlang dem Sonnenlauf ist nicht möglich.
Eine Lösung auf Containerbasis wird auch von der Firma Mobile Grid (Mobile Grid, 3700 Buffalo Speedway, Suit 940, Houston, TX, 77098, www.mobilegrid.com) angeboten. Ebene Solarpaneele werden entlang einer Drehachse manuell von einer gefalteten Position in eine ausgeschwenkte Position bewegt und mit schwerterähnlichen Streben starr verschraubt. Motorische Antriebe und automatisierter Betrieb sind nicht vorgesehen.
Wie aus dem Stand der Technik hervorgeht ist keine Lösung bekannt, die vollautomatisch und autark arbeiten, im Bedarfsfall sich vor widrigen Umweltbedingungen und vor Vandalismus selbst schützen kann und von einem geschlossenen, robusten Transportzustand automatisch in einem entfalteten Arbeitszustand übergeht. Insbesondere ist keine Lösung bekannt, die im Kern eine standardisierte Transportvorrichtung darstellt und trotzdem automatisch dem Sonnenlauf folgen kann. Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Energiegewinnung durch Sonnenstrahlung unter Nutzung von Solarzellen zu schaffen.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit der Einrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen oder der folgenden Beschreibung.
Kern der Einrichtung zur Energiegewinnung ist eine Gehäuse, das einer standardisierten Transportvorrichtung, die üblicher Weise als Container bezeichnet wird, gleicht. Dessen Erscheinungsbild ist ein quaderförmiger Körper, rundum geschlossen, mit standardisierten Hangösen zum Transport ausgestattet und äußerst robust und dauerhaft gebaut.
In dieser Form wird die Einrichtung zur Energiegewinnung transportiert. Standardisierte, weltweit verfügbare Lösungen zum Schiff-, Bahn- , LKW- und auch Hubschraubertransport sind vorhanden und können uneingeschränkt genutzt werden.
Am Einsatzort entfalten sich automatisch aus diesem quaderförmigen Körper heraus mit Solarzellen bestückte Flächen und werden zumindest annähernd orthogonal zur Sonne ausgerichtet. Nachts, bei Unwetter, bei Sturm oder auch bei drohendem Vandalismus verkapselt sich die Energiegewinnungsanlage automatisch zurück zu einem quaderförmigen Körper.
Die Einrichtung kann schnell, kostengünstig und unkompliziert, unter Nutzung standardisierter, weltweit verfügbarer Verlade- und Transporttechnik an den Einsatzort gebracht werden. An den Einsatzort bestehen, neben einer zumindest halbwegs ebenen Aufstellfläche, keinerlei weitere Anforderungen. Die Einrichtung ist einfach und robust ausgeführt sein. Alle technisch anspruchsvollen Komponenten sind von außen weder sichtbar noch zugänglich.
Die Einrichtung besitzt zwei Erscheinungszustände, einen Transport- und einen Arbeitszustand.
Im Transportzustand bildet die Einrichtung einen völlig geschlossenen, quaderförmigen Körper, der robust genug ist, auch rauer Behandlung auf Schiffen, in Häfen, bei Eisenbahnoder LKW-Transport zu widerstehen. Vorzugsweise ist beim Transport das äußere Erscheinungsbild nicht von dem einer Standard-Transportvorrichtung unterscheidbar, genauso wie Masse, Handhabbarkeit und Abmessungen genau einer Standard- Transportvorrichtung entsprechen können.
Am Einsatzort kann sich die Einrichtung automatisch in den Arbeitszustand bewegen, derart, dass bei geeigneter Wetterlage, d.h. Sonneneinstrahlung, aus dem quaderförmigen Transportkörper Solarzellenflächen erwachsen, die automatisch und zumindest annähernd orthogonal der Sonneneinstrahlung nachgeführt werden und Energiespeicher befüllen. In Phasen ohne Sonneneinstrahlung, d.h. nachts, bei Sturm und Regen, kann sich die Einrichtung automatisch in den quaderförmigen Transportzustand zurück verwandeln. Damit sollen die teuren und vergleichsweise empfindlichen Solarzellen geschützt werden. Durch die Energiespeicher jedoch kann eine ununterbrochene Energieabgabe auch in den Zeiträumen stattfinden, in denen eine Energieakkumulation vermittels der Solarzellen unmöglich ist.
Das Gehäuse der Energiegewinnungsanlage ist zweigeteilt. Ein rahmenförmiges Unterteil als Stahl- oder Aluminium- Rahmenkonstruktion vergleichsweise geringer Dicke bildet das Fundament der Energiegewinnungsanlage. Auf diesem Fundament, um eine lotrechte Achse elektrisch drehbar, ist ein kastenförmiger Betriebsraum angeordnet, der im Transportzustand mit dem rahmenformigen Unterteil durch elektrisch betätigbare Verriegelungselemente starr verbunden ist.
Im kastenförmigen Betriebsraum sind diverse elektrotechnische Komponenten zur Wandlung der von den Solarzellen gelieferten, niederspannigen Gleichspannung in übliche Netz- Wechselspannung angeordnet. Der kastenförmige Betriebsraum ist, wie von einem Container bekannt, mit zwei massiven Flügeltüren verschlossen. Er beherbergt auch die Steuer- und Regelungstechnik für den vollautomatischen Betrieb. Die Steuer- und Regelungstechnik ist fernsteuer- und fernwartbar, d. h. vor Ort sind keine Fachleute zum Betrieb der Energiegewinnungsanlage erforderlich.
Im rahmenformigen Unterteil hingegen sind Energiespeicher in Form von Batterien vorhanden. Diese sind vergleichsweise schwer und bewirken, dass der Schwerpunkt der Energiegewinnungsanlage niedrig liegt.
Mittels vandalensicher angebrachter Umweltsensoren wird die Wetterlage am Einsatzort ermittelt und daraus das Verhalten der Energiegewinnungsanlage abgeleitet. Insbesondere werden die Stärke der Sonnenstrahlung, die Windgeschwindigkeit, die Staubkonzentration der Luft und die Luftfeuchte ermittelt. Vermittels der weltweit verfügbaren GPS-lnformationen kann die Position des Einsatzortes und die Orientierung der Energiegewinnungsanlage bestimmt und daraus die Richtung der Sonneneinstrahlung berechnet und die Energiegewinnungsanlage nach dieser ausgerichtet werden. Lassen die ermittelten Parameter auf eine Wetterlage schließen, die der Einrichtung zur Energiegewinnung Schaden zufügen könnte verkapselt sich diese automatisch zurück in einen quaderförmigen Körper. Dieser ist in der Lage, auch widrigsten Umwelt- und Witterungsbedingungen zu widerstehen und dabei die wertvollen Komponenten der Einrichtung zur Energiegewinnung wirksam zu schützen.
Zwei Drehgelenke sind symmetrisch entlang der Seitenflächen des quaderförmigen Körpers an seiner Oberseite angeordnet. Seitenfläche meint jene vertikale Fläche des quaderförmigen Körpers mit der größten Ausdehnung.
Mit den zwei Drehgelenken sind zwei flächenförmige, drehbewegliche Paneele mit dem quaderförmigen Körper verbunden und relativ zu dem um jeweils etwa 270 Grad beweglich. Die Paneele tragen einseitig Solarzellen und sind als Rahmenkonstruktion ausgeführt derart, dass die Solarzellen eingesenkt in den Rahmen liegen und auf ihrer Rückseite durch eine zusätzliche Beplankung geschützt sind. Im Transportzustand liegen die Paneele gefaltet und parallel auf der Oberseite des quaderförmigen Körpers übereinander, wobei die Solarzellen nach unten zeigen und von außen weder zugänglich noch sichtbar sind. Von der Innenseite des kastenförmigen Raumes aus können die Paneele mit elektrisch betriebenen Verriegelungselementen mit dem quaderförmigen Körper starr verbunden werden.
Über zwei Gestänge, ausgeführt als Viergelenk-Koppelgetriebe, werden die beiden Paneele unabhängig voneinander bewegt. Die Gestänge sind so dimensioniert, dass sie in der Transportstellung der Energiegewinnungsanlage innerhalb des quaderförmigen Körpers liegen und von diesem gekapselt sind. Dazu ist eine spaltartige Öffnung an zumindest einer Stirnseite des quaderförmigen Körpers vorhanden, in der die Gestänge eintauchen und in der Transportstellung vollständig in dieser spaltartigen Öffnung verschwinden.
Die Gestänge besitzen ausschließlich Drehgelenke, um Robustheit und Steifigkeit zu gewährleisten. Um den vergleichsweise großen Schwenkbereich der Paneele von 270 Grad bei gutem Übertragungsverhalten zu ermöglichen wird pro Paneel die Verwendung von zwei parallel geschaltenen Koppelgetrieben vorgeschlagen, die in der Weise parallel angeordnet werden, dass sie ihre Totlagen nicht gleichzeitig durchfahren.
Die Bewegung der beiden Gestänge erfolgt über jeweils eine Antriebswelle, die an der Innenseite der Seitenflächen des quaderförmigen Körpers angeordnet ist. Diese Antriebswelle endet in der spaltartigen Öffnung des quaderförmigen Körpers und ist mit dem Gestänge fest verbunden.
Im kastenförmigen Betriebsraum des quaderförmigen Körpers sind zumindest drei elektromotorische Antriebe vorhanden. Diese Antriebe sind so gestaltet, dass sie im statischen, also nicht bewegten Zustand keine Energie konsumieren. Zwei dieser Antriebe sind dafür vorgesehen, die Antriebswellen für die beiden Gestänge zu bewegen. Ein dritter Antrieb ist für die Drehung des kastenförmigen Betriebsraumes relativ zum rahmenförmigen Unterteil verantwortlich. Alle Antriebe sind mit einem Messsystem ausgestattet, d. h. die vom Messsystem bereitgestellten Informationen lassen eindeutig auf die Stellung der Paneele und die relative Verdrehung des kastenförmigen Betriebsraumes zu dem rahmenförmigen Unterteil schließen. Die Antriebe sind so aufgebaut und im kastenförmigen Betriebsraum so zugänglich, dass im Havariefall mittels einer Kurbel manuell die Bewegung um das Azimuthgelenk und um die Faltgelenke möglich ist.
Auf der Oberseite des quaderförmigen Körpers fest installiert ist ein weiteres, starres Paneel mit Solarzellen. Dieses wird im Transportzustand, d.h. der Erscheinung der Einrichtung zur Energiegewinnung als quaderförmiger Körper, von den beiden drehbeweglichen Paneelen überdeckt und geschützt. Im Arbeitszustand, bei Sonnenstellung im Zenit, bilden das starre und die beiden drehbeweglichen Paneele eine Fläche, die das mindestens Dreifache der Grundfläche des quaderförmigen Körpers beträgt.
Die Einrichtung zur Energieerzeugung zeichnet sich insbesondere durch eines oder eine Kombination der folgenden Merkmale aus, nämlich:
• dass eine ungehinderte Bewegung der entfaltbaren Solarpaneele (4) um die Faltgelenke (6) von 270 Grad und eine Altitude zwischen 0 und mindestens 270 Grad möglich ist. · dass der Kreuzungsabstand jedes der zumindest zwei Faltgelenke (6) und des Azimuthgelenkes (7) mehr als 1000mm beträgt.
• dass zumindest drei elektrische, in ihrer Position steuerbare Antriebe, die im unbeweglichen Zustand keine Energiezufuhr benötigen und keine Bremsen besitzen und trotzdem am Abtrieb große Momente oder Kräfte in der Lage sind aufzunehmen, im kastenförmigen Betriebsraum (3) vorhanden sind, einer der Antriebe, der elektrische Azimuthantrieb (8), die Bewegung des Azimuthgelenkes (7) steuert und die anderen Antriebe, als Faltantriebe (11 ) bezeichnet, die Bewegung um die zumindest zwei Faltgelenke (6) positionsgenau ermöglichen und so im kastenförmigen Betriebsraum (3) angeordnet und in ihrem Aufbau so ausgebildet sind, dass im Ausnahmefall eine manuelle Betätigung mit Hilfe einer aufsetz- oder anflanschbaren Kurbel (23) möglich ist.
• dass die für die Bewegung der zumindest zwei Faltgelenke (6) zuständigen Faltantriebe (11 ) auf jeweils eine in den längeren Seitenwänden des kastenförmigen Betriebsraumes (3) vorhandene Antriebswelle (12) wirken. dass zumindest an einer der schmaleren Stirnseiten des kastenförmigen Betriebsraumes (3) eine schlitzartige Einbuchtung (14) geringer Breite vorhanden ist, in der die Antriebswellen (12) enden und in der Koppelgetriebe (15), ausschließlich ebene Drehgelenke besitzend, angeordnet sind, die die um die Faltgelenke (6) beweglichen entfaltbaren Solarpaneele (4) mit den Antriebswellen (12) verbinden derart, dass im Transportzustand die Koppelgetriebe (15) die schlitzartigen Einbuchtungen (14) nach außen verschließen und den kastenartigen Betriebsraum (3) zumindest von den Seitenflächen aus betrachtet als homogenen Quader erscheinen lassen. dass jedes der Koppelgetriebe (15) eine lineare Übertragungsfunktion besitzt und aus zwei parallel geschaltenen, jedes für sich funktionsfähigen Teilgetrieben besteht, deren Totlagen an unterschiedlichen Punkten der Bewegung liegen.
dass im rahmenförmigen Unterteil (2) Bauelemente zur Speicherung von Elektroenergie (16) und im kastenförmigen Betriebsraum (3) sowohl elektrotechnische Wandlungseinrichtungen (17) zur Wandlung des von den entfaltbaren Solarpaneelen (4) und den dachmontierten Solarzellen (5) bereit gestellten und im rahmenförmigen Unterteil (2) gespeicherten Gleichstromes in netzüblichen Wechselstrom als auch elektrotechnische und elektronische Steuerungseinrichtungen (18) zur Berechnung und Analyse von Umwelt- und Betriebszuständen und zur Steuerung der elektrischen Prozesse einerseits und der elektrischen Antriebe, des Azimuthantriebes (7) und der Faltantriebe (11 ), andererseits vorhanden sind und diese Steuerungseinrichtungen (18) zumindest eine Betriebsart besitzen, die einen vollautomatischen Betrieb ermöglicht.
dass über den dachmontierten Solarzellen (5), entlang der Faltgelenke (6) oder orthogonal zu diesen, motorisch beweglich und von der elektrotechnischen Steuerungseinrichtung (18) kontrollierbar, eine Reinigungseinrichtung (21 ) zur mechanischen und chemischen Reinigung der entfaltbaren Solarpaneele (4) und der dachmontierten Solarzellen (5) angeordnet ist, die ihre Wirkung, entlang der Achse des Azimuthgelenkes (7) betrachtet, nach unten und oben entfalten kann, die dachmontierten Solarzellen (5) von dieser komplett überstrichen und gereinigt werden können und durch Verschwenkung jeweils einer der entfaltbaren Solarpaneele (4) in eine Stellung parallel zu den dachmontierten Solarzellen (5) in dem dazwischen entstehenden Spalt die Reinigungseinrichtung (21 ) in der Lage ist zu arbeiten und die entfaltbaren Solarpaneele (4) einzeln zu reinigen. dass jedes der zumindest zwei beweglichen, mit Solarzellen bestückten entfaltbaren Solarpaneele (4) sich in Teilpaneele (20) unterteilt, die durch zu den Faltgelenken parallele Drehgelenke seriell nacheinander angeordnet sind und sich zwangsläufig zu einer Fläche entfalten, die deutlich größer als die Grundfläche des quaderförmigen Körpers (1 ) ist und diese Fläche relativ zu dem kastenförmigen Betriebsraum (3) einen festen Winkel von weniger als 45 Grad einnimmt und sich die Entfaltung der Teilpaneele durch über Koppelgetriebe hergestellte Zwangläufigkeit ergibt, indem, in distaler Richtung gezählt, das Paneel mit dem Index i mit dem Paneel des Index (i-2) mit zwei Drehgelenken über eine Koppel oder Zugstange verbunden ist, der kastenförmige Betriebsraum (3) den Index 0 besitzt und das Paneel mit dem Index 1 über das Faltgelenk (6) von seinem elektrischen wirkenden Faltantrieb (11 ) bewegt wird.
dass der kastenförmige Betriebsraum (3) an seiner Oberseite rinnenförmige, entlang seiner längeren Seite verlaufende Vertiefungen besitzt, die im Transportzustand von den an den Faltgelenken befestigten Paneelen verschlossen sind und in denen sich wellenartig gelegte, biegeschlaffe, textile Flächen befinden, die als Solarzellen ausgebildet sind und die bei der Entfaltung in den Betriebszustand markisenartig aufgespannt werden.
Kurzbeschreibung der Figuren. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich den Figuren 1 bis 5 entnehmen. Dabei zeigt: eine Gesamtansicht der Einrichtung zur Energieerzeugung im
Transportzustand, d. h. in der Erscheinung als quaderförmiger Körper eine Gesamtansicht der Einrichtung zur Energieerzeugung im
Arbeitszustand, d. h. mit aufgefalteten Solarpaneelen eine Gesamtansicht der Einrichtung zur Energieerzeugung mit geöffneten Türen zum Einblick in den kastenförmigen Betriebsraum eine Draufsicht als Schnittdarstellung auf die Einrichtung
zur Energieerzeugung Figur 5 die Einrichtung zur Energieerzeugung in einer weiteren konstruktiven
Variante den Figuren verwendeten Bezugszeichen bedeuten:
- quaderförmiger Körper
- rahmenförmiges Unterteil
- kastenförmiger Betriebsraum
- entfaltbare Solarpaneele
- dachmontierte Solarzellen
- Faltgelenk
- Azimuthgelenk
- elektrischer Azimuthantrieb
- Verriegelungselement
- Erdboden
- Faltantrieb
- Antriebswelle
- schlitzartige Einbuchtung
- Koppelgetriebe
- Bauelemente zur Speicherung von Elektroenergie
- elektrotechnische Wandlungseinrichtungen
- elektrotechnische und elektronische Steuerungseinrichtungen
- Zugangstür
- Teilpaneele
- Reinigungseinrichtung
- Umweltsensor
- Kurbel

Claims

Patentansprüche
1 . Einrichtung zur Energieerzeugung, die mobil einsetzbar ist, wie eine standardisierte Transportvorrichtung gehandhabt werden und zwei grundsätzliche Zustände, einem Arbeits- und einem Transportzustand, einnehmen kann,
gekennzeichnet dadurch,
dass die Einrichtung im Transportzustand einen quaderförmiger Körper (1 ) bildet.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 , bei der der quaderförmige Körper (1 ) rundum geschlossen ist und hinsichtlich Erscheinungsbild, Abmessung und Handhabung einem Standard- Seecontainer entspricht.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, bei der sich der quaderförmige Körper (1 ) in ein rahmenförmiges Unterteil (2), das im Arbeitszustand fest und zumindest annähernd waagerecht auf dem Erdboden (10) steht, und einen kastenförmigen Betriebsraum (3) unterteilt, die beide dieselbe Grundfläche besitzen, jedoch die Höhe des kastenförmigen Betriebsraumes (3) größer ist im Vergleich zu der des rahmenförmigen Unterteiles (2).
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der das rahmenförmige Unterteil (2) eine größere Masse als der kastenförmige Betriebsraum (3) besitzt.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der das Unterteil (2) und der Betriebsraum (3) in der Mitte ihrer Grundflächen mit einem Azimuthgelenk (7), einem mit seiner Achse bevorzugt lotrecht auf den Grundflächen des rahmenförmigen Unterteiles (2) und des kastenförmigen Betriebsraumes (3) stehendem Drehgelenk, verbunden sind.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei der das Unterteil (2) und der Betriebsraum (3) im Transportzustand durch im kastenförmigen Betriebsraum (3) angeordnete, vorzugsweise sowohl automatisch als auch manuell betätigbare Verriegelungselemente (9) fest miteinander verbunden sind.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der die Einrichtung so ausgelegt ist, dass aus dem kastenförmigen Betriebsraum (3) zumindest zwei mit Solarzellen bestückte ebene, entfaltbare Solarpaneele (4) entfaltbar sind, die jeweils durch eine Drehung um ein am kastenförmigen Betriebsraum (3) entlang seiner längeren Seitenflächen angeordnetes, waagerecht liegendes Faltgelenk (6), vorzugsweise als ebenes Drehgelenk ausgebildet, unabhängig voneinander beweglich sind.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der der kastenförmige Betriebsraum (3) über Zugangstüren (19) verfügt.
9. Einrichtung nach Anspruch 7, bei der die Einrichtung so ausgelegt ist, dass beim Entfalten der zumindest zwei mit Solarzellen bestückten ebenen, entfaltbaren Solarpaneele (4) die Oberseite des kastenförmigen Betriebsraumes (3) freilegbar ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 5, bei der die Einrichtung so ausgelegt ist, dass durch eine Drehung des kastenförmigen Betriebsraumes (3) um das Azimuthgelenk (7) relativ zum rahmenformigen Unterteil (2) die entfaltbaren Solarpaneele (4) lotrecht zur Sonne ausrichtbar sind.
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