DE3419299A1

DE3419299A1 - Modul fuer photovoltaische solarzellen

Info

Publication number: DE3419299A1
Application number: DE19843419299
Authority: DE
Inventors: Willi Dipl.-Ing. Pschunder (FH), 7129 Ilsfeld
Original assignee: Telefunken Electronic 7100 Heilbronn GmbH; Telefunken Electronic GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1984-05-24
Filing date: 1984-05-24
Publication date: 1985-11-28

Description

Modul für photovoltaische Solarzellen
Die Erfindung betrifft ein Modul für photovoltaische Solarzellen, das zur Dacheindeckung von Gebäuden geeignet ist. Es wurde bereits ein plattenförmiges Modul für photovoltaische Solarzellen vorgeschlagen, das die Form eines Dachziegels hat. Dieses Dachziegel-Modul enthält beispielsweise 9 Solarzellen, die mit einer lichtdurchlässigen Abdeckschicht versehen sind und miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Die Solarzellen sind in den Dachziegeln dicht eingegossen oder eingebettet, so daß eine wetterbeständige, für die Dacheindeckung von Gebäuden geeignete Modulplatte entsteht. Mit diesen Ziegelmodulen können Dächer teilweise oder in ihrer Gesamtheit eingedeckt werden, je nach dem, in welchem Ausmaß die Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt werden soll. Die einzelnen Solarzellen-Dachziegel werden miteinander in der Form verschaltet, daß der Gesamtgenerator die gewünschten Strom- und Spannungsverhältnisse aufweist.
Der genannte plattenförmige Dachziegel-Modul mit photovoltaischen Solarzellen hat sich bewährt. Bei der Eindeckung von Gebäudedächern mit diesem Dachziegel ist jedoch die Dachneigung und die Stellung des Daches zum Sonnenlauf durch den Bebauungsplan vorgegeben, so daß vielfach eine optimale Stellung der Dachziegel-Module gegenüber dem Verlauf und dem Stand der Sonne nicht möglich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Modul für photovoltaische Solarzellen für den genannten Zweck anzugeben, das unabhängig vom Bebauungsplan für ein Gebäude eine optimale Einstellung der photovoltaischen Solarzellen gegenüber dem Stand und dem Verlauf der Sonne ermöglicht. Diese Aufgabe wird erEindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Modul aus einer Grundplatte und einem Solarzellen enthaltenden Träger besteht, wobei die Grundplatte und der Träger mechanisch miteinander verbunden sind, und daß der die Solarzellen enthaltende Träger in einer gegenüber der Grundplatte einstellbaren Winkelposition fixiert ist.
Der die Solarzellen enthaltende Träger kann vorzugsweise um eine oder zugleich um beide von zwei senkrecht zueinander verlaufenden, in der Ebene der Grundplatte liegenden Achsen geschwenkt werden. Bei der Dacheindeckung mit dem erfindungsgemäßen Modul entspricht dann eine der beiden Achsen der Fallinie des Daches und die andere Achse einer Horizontallinie. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Moduls wird erreicht, daß der die Solarzellen enthaltende Träger unabhängig von der mit ihm verbundenen Grundplatte in einer die Sonneneinstrahlung optimal ausnutzenden Position angeordnet werden kann. Dadurch wird man bei der Energiegewinnung mittels photovoltaischer Solarzellen auf Gebäuden unabhängig vom Bebauungsplan, der geographischen Ausrichtung des Gebäudes und der Dachneigung.
Für die Einstellung des Trägers gegenüber der Grundplatte kann vorteilhafterweise eine, in der jeweils geeigneten Position fixierbare Rastereinstellung vorgesehen werden. Ferner besteht die Möglichkeit, zwischen der Grundplatte und der Trägerplatte ein der gewünschten Einstellung entsprechendes Abstandsteil anzuordnen, das zugleich den Träger mechanisch fest mit der Grundplatte verbindet. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Module wird vorteilhafterweise auf ein Baukastensystem mit entsprechend ausgebildeten Abstandsteilen unterschiedlicher Größe und unterschiedlicher Winkelneigung zurückgegriffen, aus dem dann die, für ein bstitcs Gebäude geeigneten Abstandsteile ausgesucht und zwischen die Grundplatte und die Trägerteile des Solarmoduls eingefügt werden. Dieses Baukastensystem enthält dann beispielsweise im Querschnitt dreieckige Volumenteile mit unterschiedlichen, einer Rastereinteilung entsprechenden Winkeln. Die Grundplatte weist wiederum die Form eines Dachziegels auf, die die entsprechenden Einrastfugen bzw. Falze für die benachbarten Dachziegel enthält.
Die Erfindung soll nachfolgend noch anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Die Figur 1 zeigt ein Dachziegel-Modul gemäß dem Stand der Technik.
Figur 2 zeigt ein Dachziegel-Modul nach der Erfindung, bei dem der Träger für die Solarzellen um die der Falllinie des Daches entsprechende Achse geschwenkt ist.
Bei der Anordnung nach der Figur 3 ist der die Solarzellen enthaltende Träger um eine Horizontallinie geschwenkt und bei der Anordnung nach Figur 4 ist der Solarzellenträger um beide genannten Achsen gedreht.
Figur 5 zeigt in einer Prinzipdarstellung ein Gebäude mit den erfindungsgemäßen Dachziegel-Modulen.
Der bekannte Dachziegel-Modul gemäß Figur 1 besteht aus einer Trägerplatte 1, in die die Solarzellen 3 eingebettet sind. Diese Solarzellen werden so in den Träger eingebettet, daß die einzelnen Solarzellen durch eine lichtdurchlässige Abdeckplatte, die beispielsweise aus Glas besteht, vor äußeren Einflüssen geschützt sind.
Die Solarzellen sind untereinander verschaltet, wobei sowohl eine Parallelschaltung als auch eine Hintereinanderschaltung in Frage kommt, je nach dem, welche Strom- und Spannungsverhältnisse am Ausgang des Moduls gewünscht sind. Die Solarzellen 3 können beispielsweise aus einkristallinem oder aus polykristallinen Sili-ium bestehen, wobei unterschiedliche Größen in Betracht kommen. Geeignet sind beispielsweise Solarzellen mit Abmessungen von 5 x 5, 5 x 10 oder 10 x 10 cm. Die Trägerplatte 1 ist an den Seitenkanten mit Nuten oder Falzen 8 versehen, die für den Eingriff in benachbarte Platten oder in herkömmliche Dachziegel geeignet sind, so daß Gebäudedächer mit dem dargestellten Dachziegel-Modul teilweise oder ganz eingedeckt werden können.
Die erfindungsgemäße Anordnung nach Figur 2 besteht wiederum aus einer Grundplatte 1, die mit einer Trägerplatte 2, die die Solarzellen 3 enthält, mechanisch verbunden ist. Beispielsweise besitzt die Grundplatte 1 eine Vertiefung 13, in die die Trägerplatte mit den Solarzellen 3 so eingelegt werden kann, daß eine im wesentlichen plane Oberfläche des Moduls entsteht. Die Trägerplatte 2 kann jedoch um die beiden senkrecht zueinander verlaufenden Achsen 4 und 5 gedreht werden.
Diese beiden Achsen verlaufen parallel zu den Außenkanten der rechteck-förmigen Grundplatte 1. Es können Dachziegel-Module erstellt werden, bei denen die Trägerplatte 2 nur um die Achse 4 oder nur um die Achse 5 schwenkbar ist oder bei denen die Trägerplatte 2 um beide Achsen geschwenkt bzw. gekippt werden kann. Bei der Anordnung nach der Figur 2 ist die Trägerplatte 2 um die Achse 4 geschwenkt, die bei der Eindeckung eines Gebäudedaches mit den Dachziegel-Modulen der Fallinie des Daches entspricht. An der Verbindungsstelle 9 zwischen der Grundplatte 1 und der Trägerplatte 2 ist ein Drehlager oder ein Gelenk vorgesehen, das so ausgestaltet ist, daß die beiden Teile 1 und 2 des Dachziegel-Moduls in der gewünschten gegenseitigen Position fixiert wer- den können. Winkel al zwischen der Trägerplatte 2 und der Grundplatte 1 wird so gewählt, daß die Solarzellen 3 optimal gegenüber dem Sonnenverlauf orientiert sind und das Solarzellenmodul den höchsten Wirkungsgrad aufweist.
Es besteht auch die Möglichkeit, zwischen der Grundplatte 1 und dem Träger 2 eine Lauf- oder Einrastschiene 7 vorzusehen, an der der Träger 2 in einer gewünschten Position gegenüber der Grundplatte 1 fixiert werden kann. Bei der dargestellten Raster- oder Lochschiene 7 entspricht jede Rasterstellung einer fixierbaren Position.
Bei der Anordnung nach der Figur 3 wurde der Träger 2 für die Solarzellen 3 um die Unterkante der Grundplatte und damit um eine Horizontallinie 5 im Falle der Dacheindeckung geschwenkt. Diese Schwenkung um die genannte Achse wird insbesondere dann erforderlich sein, wenn ein einzudeckendes Gebäude zwar ein nach Süden ausgerichtetes Dach aufweist, die Dachneigung jedoch für eine optimale Nutzung der Sonneneinstrahlung zu gering ist. Bei der Anordnung nach der Figur 3 sind zwischen der Trägerplatte 2 und der Grundplatte 1 Zwischenteile 6 mit einem dreieck-förmigen Querschnitt eingefügt.
Diese Abstandsteile 6 werden vorzugsweise mechanisch fest mit der Grundplatte 2 und mit dem Träger 1 verbunden und können einem Baukastensystem entnommen werden, in dem sich Abstandsteile für unterschiedliche Winkel a2 zwischen der Grundplatte 1 und dem Träger 2 befinden. Die Abstandsteile 6 können als Volumenkörper oder als Hohlkörper in der dargestellten Weise ausgestaltet sein.
In der Figur 4 ist noch ein Dachziegel-Modul dargestellt, bei dem die Trägerplatte 2 für die Solarzellen 3 um beide Achsen 4 bzw. 5 verdreht und in dieser für die Sonneneinstrahlung günstigsten Position fixiert ist.
Zur Fixierung des Trägers 2 und der Grundplatte 1 können unterschiedliche Hilfsmittel verwendet werden. Es kann sich wiederum um Abstandsstücke 6 aus einem Baukastensystem um Lauf- oder Rasterschienen 7 oder um fixierbare Lagerstellen 9 handeln. Im Hinblick auf den vielfach erheblichen Winddruck wird man jedoch Abstandshalterungen oder Abstandsstücke bevorzugen, wobei diese Teile so als Hohlkörper ausgestaltet sein können, daß die Solarzellen von der Rückseite der Trägerplatte 2 durch die vorhandene Luftströmung gekühlt werden.
In der Figur 5 ist noch ein Haus 10 mit einem Dach 11 dargestellt, bei dem Dachziegel mit unterschiedlicher Einstellung für eine Teileindeckung verwendet werden.
Das Dach 11 besteht aus Teilen, die senkrecht zueinander verlaufen, so daß beispielsweise ein Typ des Dachziegel-Moduls im Teil 12a Verwendung findet, bei dem die Träger für die Solarzellen um die Horizontalachse 5 gemäß Figur 3 gekippt sind, während die Dachziegel-Module im Teil 12b auf dem in anderer Richtung verlaufenden Dachteil um die Fallinie des Daches geschwenkt sind.
Hierbei handelt es sich also um Dachziegel-Module vom Typ der Figur 2. Auf diese Weise lassen sich beide Teile des Daches zumindest teilweise mit Solarzellenmodulen eindecken, die jeweils optimal gegenüber der Sonne ausgerichtet sind.

Claims

Patentansprüche Modul für photovoltaische Solarzellen, das zur Dacheindeckung von Gebäuden geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Modul aus einer Grundplatte (1) und einem die Solarzellen (3) enthaltenden Träger (2) besteht, wobei die Grundplatte (1) und der Träger (2) mechanisch miteinander verbunden sind, und daß der die Solarzellen (3) enthaltende Träger (2) in einer gegenüber der Grundplatte (1) einstellbaren Winkelposition fixiert ist.
2) Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Solarzellen enthaltende Träger (2) um eine oder zugleich um beide von zwei senkrecht zueinander verlaufenden, in der Ebene der Grundplatte (1) liegenden Achsen (4, 5) schwenkbar ist.
3) Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Achsen (4, 5) der Fallinie eines Daches bzw. einer Horizontallinie entsprechen.
4) Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Einstellung des Trägers (2) gegenüber der Grundplatte (1) eine fixierbare Rastereinstellung (7) vorgesehen ist.
5) Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Grundplatte (1) und der Trägerplatte (2) der gewünschten Einstellung entsprechende Abstandsteile (6) vorgesehen sind, die den Träger (2) mechanisch fest mit der Grundplatte (1) verbinden.
6) Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte die Form eines Dachziegels aufweist.
7) Verwendung eines Moduls nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Eindeckung von Dächern mit für das jeweilige Gebäude optimal dem günstigsten Sonnenstand angepaßten Solarzellenträgern.