DE19735281A1 - Energy generating arrangement using solar radiation - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Sonnen- bzw. Sonnenlichtein strahlung.The invention relates to a device for generating electrical energy through sunlight or sunlight radiation.
Solarzellenmodule zur Erzeugung von elektrischer und/oder Wärmeenergie zu benutzen, ist seit länger Zeit bekannt. Insbesondere werden Gebäudedächer oder Gebäudewände mit So larzellenmodulen versehen, die im wesentlichen zur Haupt einstrahlungsrichtung der Sonne ausgerichtet sind. In der Regel werden diese Solarzellenmodule reihenweise schräg bzw. lotrecht zur stärksten Sonneneinstrahlung hin ausge richtet. Diese Reihen von Solarzellenmodulen sind durch Ka bel miteinander verbunden. Der gewonnene Strom wird in ein öffentliches oder in ein Hausnetz eingespeist oder zur Warmwasserbereitung verwendet. Hierdurch wird ein Energie träger umweltfreundlich genutzt, der praktisch bei Sonnen einstrahlung uneingeschränkt und unbegrenzt zur Verfügung steht.Solar cell modules for the generation of electrical and / or The use of thermal energy has been known for a long time. In particular, building roofs or building walls with So Lar cell modules provided, which are essentially the main direction of radiation of the sun are aligned. In the As a rule, these solar cell modules become oblique in rows or perpendicular to the strongest sunlight judges. These rows of solar cell modules are through Ka connected with each other. The electricity generated is converted into a public or fed into a house network or for Water heating used. This creates an energy carrier used environmentally friendly, which is practical in the sun Irradiation unlimited and unlimited stands.
Solarzellenmodule sind energieerzeugende Bausteine, die sich einzeln einsetzen oder mit mehreren Modulen gleichen Typs in Abhängigkeit vom individuellen Energiebedarf kombi nieren lassen. Dabei erreichen monokristalline Solarzellen module derzeit den höchsten Wirkungsgrad. Bereits bei 5% der vollen Sonneneinstrahlung erreichen diese Module eine Spannung, die das Laden eines Batteriespeichers erlaubt. Jedoch sind diese Module in der Lage, nur ca. 15% der an stehenden Energie der Sonneneinstrahlung auszunutzen. Die Oberfläche eines Solarzellenmoduls ist in der Regel textu riert und antireflexbeschichtet. Dadurch wird mehr Licht absorbiert und ein höherer Wirkungsgrad erzielt. Ein hoch transparentes Sicherheitsglas bietet Schutz vor Wind, Re gen, Hagel und Sand. Eine Einbettung in weichen Ethylen- Vinyl-Acetat-Kunststoff bietet Schutz vor Feuchtigkeit, sorgt für UV-Stabilität und sichert die elektrische Isolie rung. Eine mehrlagige, hochfeste Kunststoffolie versiegelt die Rückseite und schützt das Solarzellenmodul vor Feuch tigkeit und mechanischer Beschädigung. Solche Solarzellen module sind in der Herstellung extrem aufwendig und daher sehr teuer. Um so größer ein Solarzellenmodul ist, um so kostspieliger ist auch dessen Herstellung und Unterhaltung. Entsprechende Energiegewinnungsanlagen, die mit solchen So larzellenmodulen ausgerüstet werden, benötigen somit einen immensen Kostenaufwand, welcher den Nutzen einer solchen Anlagen wieder erheblicher abmindert. Die den Schutz vor Feuchtigkeit und ultravioletten Strahlung schützende Ein bettung im Ethylen-Vinyl-Acetat-Kunststoff erlaubt darüber hinaus nur eine maximale Oberflächentemperatur von 150°C, wobei bei Überschreiten dieser Temperatur die Kunststof feinbettung schmelzen würde. Somit ist ein enormer Herstel lungs- und Kostenaufwand erforderlich, um umweltfreundlich Energie zu erzeugen.Solar cell modules are energy-generating building blocks that engage individually or with several modules Type depending on the individual energy requirement combi kidney. Thereby monocrystalline solar cells reach modules currently have the highest efficiency. Already at 5% of full solar radiation, these modules reach one Voltage that allows a battery storage to be charged. However, these modules are able to handle only about 15% of the utilize standing energy from the sun's rays. The The surface of a solar cell module is usually textu and anti-reflective coating. This will make more light absorbed and achieved a higher efficiency. A high transparent safety glass offers protection against wind, Re gen, hail and sand. Embedding in soft ethylene Vinyl acetate plastic provides protection from moisture, ensures UV stability and ensures electrical insulation tion. A multi-layer, high-strength plastic film sealed the back and protects the solar cell module from moisture action and mechanical damage. Such solar cells modules are extremely complex to manufacture and therefore very expensive. The bigger a solar cell module is, the more it is also more expensive to manufacture and maintain. Corresponding energy generation plants that with such So lar cell modules are therefore required immense cost, which is the benefit of such Plants decreased significantly again. The protection from Moisture and ultraviolet radiation protective A bedding in ethylene vinyl acetate plastic allows above furthermore only a maximum surface temperature of 150 ° C, if this temperature is exceeded, the plastic fine bedding would melt. So is an enormous manufacturer Development and cost required to be environmentally friendly To generate energy.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Erzeu gung von Energie durch Sonnen- bzw. Sonnenlichteinstrahlung zu schaffen, die mit möglichst geringem technischen Aufwand und kostengünstig Elektroenergie oder Wärmeenergie bei 100%iger Ausnutzung der anstehenden Einstrahlung zu schaf fen erzeugt und vielseitig anwendbar ist. It is an object of the invention to provide a device generation of energy through sunlight or sunlight to create that with the least possible technical effort and inexpensive electrical or thermal energy 100% utilization of the pending irradiation fen generated and is versatile.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch mindestens einen Glaskörper, der im wesentlichen eine auf der Spitze stehende Trichterform aufweist, wobei die Spitze in ein En de eines mindestens einadrigen, vorzugsweise Glasfaserka bels mündet und mit zumindest einem Solarzellenmodul oder einem einen flüssigen Wärmeträger enthaltenden Behälter verbunden ist. Unter Trichterform soll insbesondere eine Kegel- oder Pyramidenform verstanden werden, wobei die Ke gelform eine kreisrunde und die Pyramidenform eine quadra tische oder rechteckige Grundfläche aufweist. Anstelle des Glasfaserkabels kann auch ein Kabel aus Kunststoffasern oder Polymerfasern verwendet werden. Im folgenden wird le diglich auf Glasfaserkabel Bezug genommen, jedoch werden hierdurch auch Kabel aus Kunststoffasern oder Polymerfa sern erfaßt. Die auf den Glaskörper gerichteten Sonnen- bzw. Lichtstahlen werden durch die Trichterform des Glas körpers gesammelt und konzentriert und aufgrund der Licht- und Wärmeleitfähigkeit des Glaskörpers und/oder des Glasfa serkabels gebündelt und an ein Solarzellenmodul oder einen flüssigen Wärmeträger weitergeleitet. Somit werden die Son nen bzw. Lichtstrahlen in hochkonzentrierter Form durch den Glaskörper bzw. das Glasfaserkabel mit extrem dünnen Quer schnitt weitergeleitet. Das Querschnittsverhältnis zwischen dem breitesten Durchmesser des Trichters des Glaskörpers und den Querschnitt des Glasfaserkabels kann durchaus bei < 10 : 1 liegen. Darüber hinaus ist der Glaskörper in Verbin dung mit dem Glasfaserkabel in der Lage, die gesamte Breite des Lichtspektrums weiterzuleiten und umzusetzen. Besonders vorteilhaft wirkt sich dabei aus, das der Glaskörper und das Glasfaserkabel die gleiche Molekularstruktur aufweisen.According to the invention the object is achieved by at least a vitreous, essentially one on top has a standing funnel shape, the tip into an En de of at least one core, preferably glass fiber bels opens and with at least one solar cell module or a container containing a liquid heat transfer medium connected is. Under the funnel shape, in particular Cone or pyramid shape can be understood, the Ke gel shape a circular and the pyramid shape a quadra tables or rectangular base. Instead of Glass fiber cables can also be a cable made of plastic fibers or polymer fibers can be used. In the following, le Only refer to fiber optic cables, however thereby also cables made of plastic fibers or polymerfa seers. The sun or Beams of light are created by the funnel shape of the glass body collected and concentrated and due to the light and Thermal conductivity of the glass body and / or the glass fa bundled and connected to a solar cell module or a forwarded liquid heat transfer medium. Thus the Son NEN or light rays in a highly concentrated form through the Glass body or the fiber optic cable with extremely thin cross cut forwarded. The cross-sectional ratio between the widest diameter of the funnel of the vitreous and the cross section of the fiber optic cable can be quite <10: 1. In addition, the vitreous is in verbin with the fiber optic cable able to cover the entire width forward and implement the light spectrum. Especially The fact that the vitreous and the fiber optic cable has the same molecular structure.
In Weiterbildung der Erfindung sind eine Vielzahl von trichterförmigen Glaskörpern matrixartig auf einer eine entsprechende Anzahl von Löchern für die Aufnahme der Glas körper aufweisenden Platte angeordnet, wobei die Grundflä chen der trichterförmigen Glaskörper in etwa in der Ebene der Vorderseite der Platte liegen und die Spitzen der trichterförmigen Glaskörper von der Rückseite der Platte wegragen. Die platzsparende matrixartige Anordnung der trichterförmigen Glaskörper auf einer Platte einer bestimm ten Abmessung ermöglicht das Auffangen und die Bündelung von Sonnen- bzw. Lichtstrahlen hoher Kapazität, wodurch die Effektivität der erfindungsgemäßen Einrichtung wesentlich erhöht wird. Eine solche Platte bildet gewissermaßen einen Energiebaustein, aus dem vollständig Wände oder Fassaden gebildet werden können. Darüber hinaus kann eine solche Energiebausteinplatte senkrecht oder waagerecht oder auch schräg aufgestellt werden. Selbstverständlich können mehre re solche Platten zusammengefügt werden, um die Aufnahme fläche für die Sonnen- bzw. Lichtstrahlen zu vergrößern.In a further development of the invention, a variety of funnel-shaped glass bodies like a matrix on one appropriate number of holes for receiving the glass arranged body plate, the Grundfla Chen the funnel-shaped vitreous body approximately in the plane the front of the plate and the tips of the funnel-shaped vitreous body from the back of the plate stick out. The space-saving matrix-like arrangement of the funnel-shaped vitreous on a plate of a certain th dimension enables collection and bundling of sun or light rays of high capacity, whereby the Effectiveness of the device according to the invention essential is increased. In a way, such a plate forms one Energy building block from which completely walls or facades can be formed. In addition, such Energy module plate vertically or horizontally or also be placed at an angle. Of course, more can re such plates are put together to make the recording to enlarge the area for the sun or light rays.
Nach einer anderen Ausführungsform sind eine Vielzahl von trichterförmigen Glaskörpern matrixartig miteinander ver bunden und ergeben so eine monolithische Platte, wobei die Grundflächen der trichterförmigen Glaskörper die Vordersei te der Platte bilden und die Spitzen der trichterförmigen Glaskörper von der Rückseite der Platte wegragen. Hierbei ist keine mit Löchern für die Aufnahme der Glaskörper auf weisende Platte erforderlich, da die Platte praktisch in einem Guß entsteht und beim Gießen die trichterförmigen Glaskörper direkt mit ausgebildet werden. Die jeweils von der Rückseite der Platte wegragenden Spitze der trichter förmigen Glaskörper gehen dann in jeweils ein Glasfaserka bel über. According to another embodiment, a variety of funnel-shaped glass bodies ver like a matrix bound and thus form a monolithic plate, the The front surfaces of the funnel-shaped glass bodies form the plate and the tips of the funnel-shaped Protect the vitreous from the back of the plate. Here is none with holes for receiving the vitreous Pointing plate required as the plate is practically in one pour and the funnel-shaped when pouring Vitreous bodies are formed directly with. Each of the back of the plate jutting out the top of the funnel shaped glass body then go into a glass fiber ka bel about.
Um die Einwirkung der Sonnen- bzw. Lichtstrahlen auf die trichterförmigen Glaskörper zu vergrößern, ist die Grund fläche jedes Glaskörpers und/oder die Platte konkav oder prismatisch ausgebildet. Damit erhält jeder Glaskörper qua si eine Tropfenform.To the effect of the sun or light rays on the The reason is to enlarge funnel-shaped vitreous bodies surface of each glass body and / or the plate concave or prismatic. So every vitreous gets qua si a teardrop shape.
Zu Senkung des Herstellungsaufwandes und der Herstellungs kosten besteht der trichterförmige Glaskörper bevorzugt aus gezogenem Glas bzw. Glasfasern und ist einstückig mit dem zugehörigen Glasfaserkabel ausgebildet wobei diese zweckmä ßigerweise die gleiche Molekularstruktur aufweisen. Das Ziehen der trichterförmigen Glaskörper und des zugehörigen Glasfaserkabels kann somit in einem einzigen Arbeitsgang ausgeführt werden.To reduce manufacturing costs and manufacturing the funnel-shaped glass body preferably consists of drawn glass or glass fibers and is integral with the Associated fiber optic cable designed this expedient usually have the same molecular structure. The Pull the funnel-shaped vitreous and the associated Fiber optic cables can thus be done in a single operation be carried out.
Nach einer anderen Ausführungsform ist die Spitze des trichterförmigen Glaskörpers mit dem Ende des zugehörigen Glasfaserkabels verschweißt. Je nach den Erfordernissen kann das Glasfaserkabel natürlich auch vieladrig ausgebil det sein.According to another embodiment, the tip of the funnel-shaped vitreous body with the end of the associated Fiber optic cables welded. Depending on the requirements the fiber optic cable can of course also be multi-core det be.
Wird eine Platte mit matrixartig angeordneten Löcher zur Aufnahme der trichterförmigen Glaskörper verwendet, so kann die Platte aus Metall oder Beton oder einem ähnlichen Mate rial bestehen. Wie oben erwähnt, kann diese Platte dann mo dulartig mit anderen Platten zu einem Plattenfeld verbunden werden, um die Einstrahlungsfläche zu vergrößern. Darüber hinaus erhält die Platte eine innere Stabilität. Wird hin gegen eine aus einer Vielzahl von trichterförmigen Glaskör pern bestehende monolithische Platte verwendet, so kann diese mit einem Rahmen aus Metall oder Beton oder einem ähnlichen Material versehen werden. Dadurch wird die Glasplatte vor Beschädigungen geschützt. If a plate with holes arranged in a matrix is used for Inclusion of the funnel-shaped vitreous body used, so can the plate made of metal or concrete or a similar mate rial exist. As mentioned above, this plate can then be mo dulike connected with other plates to a plate field in order to enlarge the irradiation area. About that the plate also has an internal stability. Will go against one of a variety of funnel-shaped glass bodies existing monolithic plate used, so can this with a frame made of metal or concrete or similar material. This will make the Glass plate protected from damage.
Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die richterförmigen Glaskörper und die zugehörigen Glasfaser kabel mit einer Isolierung ummantelt, um deren Leitfähig keit zu sichern und diese vor äußeren Einflüssen, wie Feuchtigkeit, Schmutz usw. zu schützen.According to a preferred embodiment of the invention, the funnel-shaped glass body and the associated glass fiber cables sheathed with insulation to make them conductive secure and this against external influences, such as Protect moisture, dirt, etc.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die freien Enden der Glasfaserkabel mehrerer Glaskörper gebün delt und auf das Solarzellenmodul gerichtet. Durch die Bün delung der Glasfaserkabel genügt ein Solarzellenmodul, das äußere Abmessungen aufweist, die erheblich geringer sind, als die Abmessungen der die trichterförmigen Glaskörper aufweisenden Platte. Das Größenverhältnis der Fläche des Sonnen- bzw. Lichteintritts zur Oberfläche des Solarzellen moduls ist hierbei so gewählt, das ein Überhitzen oder Ver brennen des Solarzellenmoduls vermieden wird. Durch die Konzentrierung der lichtbestrahlten Fläche des Solarzellen moduls wird dessen Wirkungsgrad erheblich verbessert, da weitaus kleinere Solarzellenmodule verwendet werden können. Dadurch verringern sich die Kosten für die Aufstellung der Solarzellenmodule beträchtlich, was wiederum einen hohen Nutzen mit sich bringt. Die Bündelung der Glasfaserkabel und damit die Konzentrierung des Sonnen- bzw. Lichteinfalls kann natürlich eine sehr hohe Oberflächentemperatur von < 150°C bewirken, so daß dieser beschädigt werden könnte. In diesem Falle kann jedoch auf die eine oder andere Schicht platte des Solarzellenmoduls verzichtet werden. Dies würde die Herstellungskosten des Solarzellenmoduls weiter redu zieren.According to a preferred development of the invention Free ends of the glass fiber cables of several glass bodies delt and aimed at the solar cell module. Through the Bün a glass cell module is sufficient has external dimensions that are significantly smaller, than the dimensions of the funnel-shaped vitreous having plate. The size ratio of the area of the Sun or light entry to the surface of the solar cells module is chosen so that overheating or Ver burning of the solar cell module is avoided. Through the Concentration of the light-irradiated area of the solar cells module, its efficiency is significantly improved because much smaller solar cell modules can be used. This will reduce the cost of installing the Solar cell modules considerably, which in turn is high Brings benefits. Bundling the fiber optic cables and thus the concentration of the sun or light can of course have a very high surface temperature of <150 ° C so that it could be damaged. In In this case, however, one or the other layer plate of the solar cell module can be dispensed with. This would the manufacturing costs of the solar cell module further reduced adorn.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist in jeden Glaskörper bzw. Glasfaserkabel ein Solarzellenmodul einge bracht, wobei das Solarzellenmodul von der Ummantelung der Isolierung gehalten ist. Das Solarzellenmodul ist somit di rekter Bestandteil des Glaskörpers bzw. Glasfaserkabels, wobei dessen Glasfasern unmittelbar auf die Oberfläche des Solarzellenmoduls gerichtet sind. Dadurch geht praktisch keine Sonnenstrahlenenergie verloren. Daher kann das Solar zellenmodul extrem verkleinert werden, ohne daß sich die Leistung des Solarzellenmoduls verringern muß.In a further embodiment of the invention is in everyone Glass body or fiber optic cable inserted a solar cell module brings, the solar cell module from the casing of the Insulation is kept. The solar cell module is thus di right part of the vitreous body or fiber optic cable, its glass fibers directly on the surface of the Solar cell module are directed. This is practical no sunbeam energy lost. Therefore, the solar cell module can be extremely reduced without the Power of the solar cell module must reduce.
Je nach Erfordernis und in Abhängigkeit von den äußeren Ab messungen des Solarzellenmoduls ist der Glaskörper bzw. das Glasfaserkabel im Bereich der Aufnahme des Solarzellenmo duls mit einer Verbreiterung versehen. Diese wird bei An ordnung im Glasfaserkabel in der Regel nicht die Breite des zugehörigen trichterförmigen Glaskörpers überschreiten, so daß bei Anordnung mehrerer solcher Energiegewinnungsein richtungen nebeneinander keine gegenseitige Beeinträchti gung zu erwarten ist. Das Solarzellenmodul kann des weite ren eine beliebige geometrische, vorzugsweise quadratische oder kreisrunde Form aufweisen.Depending on the requirement and depending on the external Ab measurements of the solar cell module is the vitreous or the Fiber optic cable in the area of the solar cell mount duls with a widening. This is with An order in the fiber optic cable usually not the width of the associated funnel-shaped vitreous body, so that when arranging several such energy sources directions side by side no mutual interference is expected. The solar cell module can be wide ren any geometric, preferably square or have a circular shape.
In Fortbildung dieses Erfindungsgedankens sind eine Viel zahl von trichterförmigen Glaskörpern matrixartig miteinan der verbunden und ergeben so eine monolithische Platte, wo bei die Grundflächen der trichterförmigen Glaskörper die Vorderseite der Platte bilden und die Enden der die Solar zellenmodule enthaltenden Glasfaserkabel aus der Platte herausragen. Mehrere solcher horizontal oder vertikal ne beneinander angeordneter Platten bilden so eine Energie wand, wie sie beispielsweise an Gebäudefassaden verwendet werden kann. Die Solarzellenmodule sind dazu zweckmäßiger weise durch ein Sammelkabel verknüpft, das mit einem Strom versorgungsnetz verbunden ist. Vielseitige Einsatzzwecke solcher Energiewände sind dabei möglich, beispielsweise die Errichtung an Eisenbahnstrecken oder Fahrbahnen.In developing this idea of the invention there are many number of funnel-shaped glass bodies together in a matrix which connected to form a monolithic plate where the base of the funnel-shaped vitreous Form the front of the plate and the ends of the solar fiber optic cable containing cell modules from the plate stick out. Several such horizontally or vertically ne panels arranged next to each other thus form an energy wall, as used for example on building facades can be. The solar cell modules are more appropriate for this wisely linked by a common cable that connects to a stream supply network is connected. Versatile applications such energy walls are possible, for example the Construction on railway lines or carriageways.
Um das Solarzellenmodul vor direkten mechanischen oder kli matischen Einflüssen zu schützen, können in Weiterbildung der Erfindung die gebündelten freien Enden der Glasfaserka bel und die Oberseite des Solarzellenmoduls von einem Ge häuse umschlossen werden. Zur weiteren Steigerung der Effi zienz der Sonneneinwirkung können die Innenflächen des Ge häuses verspiegelt sein.To the solar cell module in front of direct mechanical or kli Protecting matical influences can be in continuing education the invention, the bundled free ends of the glass fiber bel and the top of the solar cell module from a Ge be enclosed. To further increase efficiency The inner surface of the Ge be mirrored.
Andererseits kann, falls erforderlich, das Gehäuse oder die Verbreiterung des Glasfaserkabels mit einer Belüftungsein richtung versehen werden, um einer Überhitzung des Solar zellenmoduls entgegenzuwirken.On the other hand, if necessary, the housing or the Widening of the fiber optic cable with a ventilation direction to prevent the solar from overheating counteract cell module.
Durch das Solarzellenmodul wird nun elektrischer Strom er zeugt. Zu diesem Zweck ist dieses mit einem Stromversor gungsnetz verbunden, welches den Strom zur Verfügung stellt.The solar cell module now generates electrical current testifies. For this purpose this is with an electricity supplier supply network, which provides the electricity poses.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die freien Enden der Glasfaserkabel mehrerer Glaskörper gebün delt und auf einen im Behälter befindlichen Wärmeträger ge richtet sein. Bevorzugt ist hierbei der den flüssigen Wär meträger enthaltende Behälter Bestandteil einer Heizungsan lage oder einer Warmwasserbereitungsanlage. Die in den trichterförmigen Glaskörpern und den Glasfaserkabeln kon zentrierte Wärmeenergie wird somit unmittelbar auf den Wär meträger gerichtet, der dann die Wärme an einen Verbraucher abgibt. According to another embodiment of the invention, the Free ends of the glass fiber cables of several glass bodies delt and on a heat transfer medium in the tank be judged. The liquid heat is preferred Containers containing the medium are part of a heating system location or a water heating system. The in the funnel-shaped glass bodies and the fiber optic cables con centered heat energy is thus directly on the heat Meträger directed the heat to a consumer delivers.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht das Einfangen der Sonnen- bzw. Lichtstrahlen auf einer breiten Fläche und de ren anschließende Ausrichtung auf eine verhältnismäßig kleine Fläche mit hoher Energiekonzentration. Dadurch kön nen beispielsweise die Solarzellenmodule erheblich verklei nert und damit die Kosten für die Herstellung und den Be trieb einer Energiegewinnungsanlage beträchtlich verringert werden.The solution according to the invention enables the capture of Sun or light rays on a wide area and de subsequent focus on a proportionate small area with high energy concentration. This allows NEN significantly reduce the size of the solar cell modules, for example ners and thus the cost of production and loading driven a power plant significantly reduced become.
Es versteht sich, das die vorstehend genannten und nachste hend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombina tionen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above and next Features to be explained not only in the respective specified combination, but also in other combinations or alone can be used without the To leave the scope of the present invention.
Der der Erfindung zu Grunde liegende Gedanke wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand von Ausführungsbeispie len, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher be schrieben. Es zeigen:The idea underlying the invention is in the following description based on exemplary embodiments len, which are shown in the drawings, be closer wrote. Show it:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch eine erfin dungsgemäße Einrichtung zur Gewinnung von elektri scher Energie, Fig. 1 is a schematic sectional view through a dung OF INVENTION proper means for recovering electrical energy shear,
Fig. 2 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform, ähn lich der nach Fig. 1, Fig. 2 is a perspective view of an embodiment, Lich similarity to that of FIG. 1,
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht durch eine Ein richtung zur Gewinnung von Wärmeenergie, Fig. 3 is a schematic sectional view through an A device for the recovery of heat energy,
Fig. 4 eine Explosivdarstellung eines Solarzellenmoduls Aufzeigen dessen Aufbaus, Fig. 4 is an exploded view of a solar cell module highlighting its structure,
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht einer anderen Aus führungsform der Einrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie nach Fig. 1, Fig. 5 is a schematic sectional view of another guide die from the device for generating electrical energy shown in FIG. 1,
Fig. 6 eine modifizierte Ausführungsform der Einrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie nach Fig. 5 und Fig. 6 shows a modified embodiment of the device for generating electrical energy according to Fig. 5 and
Fig. 7 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Einrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie. Fig. 7 is a schematic sectional view of a further embodiment of the device for the production of electrical energy.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Einrichtung zur Gewin nung von elektrischer Energie umfaßt eine aus Beton, Metall oder ähnlichem Material bestehende Platte 1, in die ma trixartig eine Vielzahl von Löchern 2 eingebracht sind. Die Platte 1 ist rechteckförmig ausgebildet und besitzt eine ebene Vorderseite 3 und eine dazu parallele Rückseite 4. Selbstverständlich kann die Platte 1 auch konkav gewölbt ausgebildet werden. In jedes in der Platte 1 befindliche Loch 2 ist eine trichterförmiger Glaskörper 5 derart einge setzt, daß die kreisförmige Grundfläche 6 des Glaskörpers 5 nur geringfügig über die Vorderseite 3 der Platte 1 über steht. Die Grundfläche 6 des Glaskörpers 5 ist von konkaver Form. Von der Rückseite 4 der Platte 1 ragt die Trichter form des Glaskörpers 5 weg. Jeder Glaskörper 5 besteht vollständig aus massivem Glas oder aus Glasfasern. Die Spitze 7 jedes Glaskörpers 5 geht in einer Glasfaserkabel 8 über. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, kann das Glasfaserka bel 8 beliebig gebogen sein und beliebig verlaufen. Die durch die Pfeile dargestellten Sonnenstrahlen bzw. Licht strahlen werden durch die trichterförmigen Glaskörper 5 aufgefangen und konzentriert und gebündelt im Glasfaserka bel 8 weitergeleitet.The device shown in FIGS. 1 and 2 for gaining electrical energy comprises a plate 1 made of concrete, metal or similar material, into which a plurality of holes 2 are introduced in the manner of a matrix. The plate 1 is rectangular and has a flat front 3 and a rear 4 parallel to it. Of course, the plate 1 can also be made concave. In each located in the plate hole 2 1 a funnel-shaped glass body 5 is inserted in such a manner is that the circular base of the glass body 5 stands 6 only slightly above the front face 3 of the plate 1 over. The base 6 of the glass body 5 is of concave shape. From the back 4 of the plate 1 , the funnel shape of the glass body 5 protrudes. Each glass body 5 consists entirely of solid glass or glass fibers. The tip 7 of each glass body 5 merges into a glass fiber cable 8 . As shown in Fig. 1, the Glasfaserka bel 8 can be bent as desired and run as desired. The sun rays or light rays represented by the arrows are caught by the funnel-shaped glass bodies 5 and concentrated and bundled in the glass fiber cable 8 .
Die freien Enden der Glasfaserkabel münden in die Öffnung 9 eines Gehäuses 10, dessen Innenwände verspiegelt sind. Die Außenabmessung der oberen Öffnung 9 des Gehäuses 10 ent spricht im wesentlichen der Außenabmessung der gebündelten Glasfaserkabel 8. Das Gehäuse 10 selbst ist nach unten er weitert ausgebildet, so daß es eine Trichterform einnimmt. Die verbreiterte Abmessung des Gehäuses 10 an seiner Unter seite entspricht im wesentlichen der Fläche eines darunter angeordneten Solarzellenmoduls 11. Damit wird das Solarzel lenmodul 11 vollständig vom Gehäuse 10 überdeckt. An der Außenwand des Gehäuses 10 ist darüber hinaus eine Entlüf tungsöffnung 12 gegen Überhitzung des Solarzellenmoduls 11 vorgesehen. Die aus den freien Enden der Glasfaserkabel 8 austretenden Sonnenstrahlen treffen nun, unterstützt von den verspiegelten Innenwänden des Gehäuses 10, auf die Oberfläche des Solarzellenmoduls 11. Dieses ist über ein Sammelkabel 13 mit weiteren Solarzellenmodulen 11 sowie mit einem Stromnetz 14 verbunden. Zwischen dem Sammelkabel 13 und dem Stromnetz 14 ist, schematisch dargestellt, ein Wechselrichter 15 zur Spannungswandlung zwischen geschaltet und schematisch ein Verbraucher 16 dargestellt.The free ends of the fiber optic cables open into the opening 9 of a housing 10 , the inner walls of which are mirrored. The outer dimension of the upper opening 9 of the housing 10 corresponds essentially to the outer dimension of the bundled fiber optic cable 8 . The housing 10 itself is formed downwards so that it assumes a funnel shape. The widened dimension of the housing 10 on its underside essentially corresponds to the area of a solar cell module 11 arranged underneath. So that the solar cell module 11 is completely covered by the housing 10 . On the outer wall of the housing 10 , a ventilation opening 12 against overheating of the solar cell module 11 is also provided. The sun rays emerging from the free ends of the glass fiber cables 8 now, supported by the mirrored inner walls of the housing 10 , strike the surface of the solar cell module 11 . This is connected to further solar cell modules 11 and to a power grid 14 via a collecting cable 13 . Between the collecting cable 13 and the power grid 14 , an inverter 15 for voltage conversion is switched between, and a consumer 16 is shown schematically.
Fig. 3 zeigt eine Einrichtung zur Erzeugung von Wärmeener gie, bei dem die Platte 1 durch einen monolithischen Glas körper gebildet wird. Dieser monolithische Glaskörper be steht aus massivem Glas bzw. Glasfasern und bildet eine Vielzahl von trichterförmigen Glaskörpern 5. Diese massive Platte 1 aus monolithischem Glas ist in einen Rahmen aus Beton, Metall oder ähnlichem Material eingesetzt. Wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 beschrieben, ge hen die Spitzen 7 der Glaskörper 5 jeweils in ein Glasfa serkabel 8 über. Im übrigen sind die Glaskörper 5 und die Glasfaserkabel 8 von einer Isolierung 18 ummantelt. Fig. 3 shows a device for generating heat energy, in which the plate 1 is formed by a monolithic glass body. This monolithic glass body is made of solid glass or glass fibers and forms a multitude of funnel-shaped glass bodies 5 . This massive plate 1 made of monolithic glass is inserted into a frame made of concrete, metal or similar material. As described in the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the tips 7 of the glass bodies 5 each pass into a glass fiber cable 8 . Otherwise, the glass body 5 and the fiber optic cable 8 are encased by insulation 18 .
Die freien Enden der Glasfaserkabel sind gebündelt und ra gen in einen Behälter 19 hinein, der mit einem flüssigen Wärmeträger 20, beispielsweise Wasser gefüllt ist. Die aus den Glasfaserkabeln 8 austretende Wärme wird unmittelbar auf den im Behälter 19 befindlichen Wärmeträger 20 übertra gen. Der Behälter 19 besitzt einen Zulauf 21 und einen Ab lauf 22 für den flüssigen Wärmeträger 20. Der Behälter 19 ist Bestandteil beispielsweise eines Heizkessels einer nicht dargestellten Wärmeerzeugungseinrichtung.The free ends of the fiber optic cables are bundled and ra conditions into a container 19 which is filled with a liquid heat transfer medium 20 , for example water. The escaping from the glass fiber cables 8 is transferred directly to the heat carrier 20 located in the container 19. The container 19 has an inlet 21 and an outlet 22 for the liquid heat carrier 20th The container 19 is part of, for example, a boiler of a heat generating device, not shown.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform der Einrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie enden die Glasfaser kabel 8 oberhalb eines Solarzellenmoduls 11, das in die Um mantelung der Isolierung 18 eines Glasfaserkabels 8 einge bracht ist. Somit erstreckt sich die Isolierung 18 über das Ende des Glasfaserkabels 8 hinaus. Falls erforderlich, ist dieser Bereich des Glasfaserkabels 8 mit einer Verbreite rung versehen, in die das Solarzellenmodul 11 aufgenommen ist. Dabei kann das Solarzellenmodul 11 jede beliebige geo metrische Form aufweisen. Zwischen den freien Enden des Glasfaserkabels 8 und der Oberseite des Solarzellenmoduls 11 befindet sich ein lichter Raum 24 geringer Abmessung, der gegebenenfalls mit einer Entlüftungsöffnung 12 versehen sein kann, um sich anstauende Wärme abzuführen. Das Solar zellenmodul 11 ist mit einem Sammelkabel 13 verbunden, wel ches wiederum mit weiteren Solarzellenmodulen 11 anderer Glasfaserkabel 8 von trichterförmigen Gleiskörpern 5 sowie mit einem Stromversorgungsnetz verbunden ist. When in Fig. Embodiment of the device for generating electric power 5, the fiber optic cable 8 ends above a solar cell module 11, which is in the order sheathing of insulation 18 of a fiber optic cable 8 is introduced. Thus, the insulation 18 extends beyond the end of the fiber optic cable 8 . If necessary, this area of the fiber optic cable 8 is provided with a widening into which the solar cell module 11 is received. The solar cell module 11 can have any desired geometric shape. Between the free ends of the fiber optic cable 8 and the top of the solar cell module 11 there is a clear space 24 of small dimensions, which can optionally be provided with a ventilation opening 12 in order to dissipate accumulating heat. The solar cell module 11 is connected to a collecting cable 13 , which in turn is connected to further solar cell modules 11 of other glass fiber cables 8 of funnel-shaped track bodies 5 and to a power supply network.
Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform der Einrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie unterscheidet sich von der nach Fig. 5 dadurch, daß jedes Solarzellenmodul 11 im unteren Bereich jedes Glaskörpers 5 quasi im Übergangs bereich zwischen diesem zum jeweils zugehörigen Glasfaser kabel 8 angeordnet ist und dabei von der Ummantelung 18 ge halten wird.The embodiment of the device for obtaining electrical energy shown in FIG. 6 differs from that according to FIG. 5 in that each solar cell module 11 is arranged in the lower region of each glass body 5 quasi in the transition region between the respective associated fiber optic cable 8 and thereby from the casing 18 will keep ge.
Fig. 7 zeigt eine Platte 1, die jeweils eine solchen in Fig. 5 dargestellten Energiegewinnungseinrichtungen auf weist. Mehrere solcher Platten 1 bzw. Blocks können in be liebiger Weise nebeneinander angeordnet werden, so daß die se gewissermaßen eine Energiewand 25 bilden. Beispielsweise kann die Platte 1 sandwichartig ausgebildet sein, d. h., ei ne Vorsatzschale 26, eine Innenschale 27 und eine dazwi schen befindliche Dämmung 28 umfassen. Die Einrichtung kann dabei derart in die Platte 1 integriert werden, daß das So larzellenmodul 11 in der schützenden Dämmung 28 lagert. Ei ne solche Energiewand eignet sich insbesondere zur Anbrin gung an Häuserfassaden oder als eigenständiger Aufbau bei spielsweise an einer Eisenbahnstrecke, um größere Mengen elektrischer Energie zu gewinnen. Fig. 7 shows a plate 1 , each of which has such an energy recovery device shown in Fig. 5. Several such plates 1 or blocks can be arranged side by side in any way, so that they form a kind of energy wall 25 se. For example, the plate 1 can be constructed in a sandwich-like manner, ie comprise a facing shell 26 , an inner shell 27 and an intermediate insulation 28 . The device can be integrated into the plate 1 in such a way that the solar cell module 11 is stored in the protective insulation 28 . Egg ne such energy wall is particularly suitable for mounting on house facades or as a stand-alone structure, for example on a railroad track, to gain larger amounts of electrical energy.
11
Platte
plate
22nd
Loch
hole
33rd
Vorderseite
front
44th
Rückseite
back
55
Glaskörper
Vitreous
66
Grundfläche
Floor space
77
Spitze
top
88th
Glasfaserkabel
Fiber optic cable
99
Öffnung
opening
1010th
Gehäuse
casing
1111
Solarzellenmodul
Solar cell module
1212th
Entlüftungsöffnung
Vent
1313
Sammelkabel
Collection cable
1414
Stromnetz
power grid
1515
Wechselrichter
Inverter
1616
Verbraucher
consumer
1717th
Rahmen
frame
1818th
Isolierung
insulation
1919th
Behälter
container
2020th
Wärmeträger
Heat transfer medium
2121
Zulauf
Intake
2222
Ablauf
procedure
2323
Verbreiterung
Broadening
2424th
Lichter Raum
Light room
2525th
Energiewand
Energy wall
2626
Vorsatzschale
Facing
2727
Innenschale
Inner shell
2828
Dämmung
insulation
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