PL225618B1 - Fotowoltaiczny kolektor słoneczny - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest fotowoltaiczny kolektor słoneczny.

Znane są kolektory fotowoltaiczne, w których energia promieniowania słonecznego zamieniana jest dzięki ogniwom krzemowym bezpośrednio na energię elektryczną. Uzyskana energia elektryczna jest najczęściej magazynowana w akumulatorach i po przetworzeniu na prąd o ustalonych param etrach wykorzystywana. W krzemowych ogniwach fotowoltaicznych wskutek promieniowania słonec znego padającego na ogniwo oraz przepływu prądu przez ogniwo następuje nieuchronnie wzrost temperatury nawet o kilkadziesiąt stopni, w zależności od stopnia natężenia promieniowania, co powoduje spadek sprawności konwersji spowodowanej zmianą wartości parametrów elektrycznych ogniwa. Ogniwa i moduły ogniw pracują w zmieniającej się temperaturze, ze względu na zmieniające się warunki atmosferyczne, nasłonecznienie, kąt padania promieni słonecznych.

Znane jest z polskiego opisu patentowego nr PL 218 032 urządzenie do chłodzenia zestawów modułów fotowoltaicznych, z których każdy moduł fotowoltaiczny osadzony jest na ramie z ażur owymi ściankami. Ścianki ramy zamknięte są od spodu szczelną membraną tworząc komorę went ylacyjną. Natomiast w ściankach ramy sąsiadujących ze ściankami kolejnych łączonych modułów fotowoltaicznych usytuowane są otwory przelotowe, a pojedyncze moduły fotowoltaiczne łączone są za pośrednictwem łączników wzajemnie ze sobą. Na jednej z zewnętrznych ścianek umieszczony jest kolektor ssący.

Znane są kolektory słoneczne powietrzne, które posiadają określoną przestrzeń szczelnie zamkniętą. Jedna ściana kolektora jest ze szkła umożliwiającego przedostawanie się promieni słonecznych. Wewnątrz takiej komory znajdują się w różnoraki sposób usytuowane mniejsze komory, przez które przepływające powietrze nagrzewa się. Uzyskane ciepłe powietrze może być wykorzystane na wiele sposobów.

Fotowoltaiczny kolektor słoneczny według wynalazku w postaci szczelnej komory z ogniwami fotowoltaicznymi charakteryzuje się tym, że czołową ścianę kolektora stanowi przeźroczyste przykrycie przepuszczające promienie słoneczne. Natomiast tylna ściana kolektora zawiera prostopadle do niej usytuowane przegrody o niewielkiej wysokości, na których osadzone są moduły ogniw fotowoltaicznych tworzące łącznie z przegrodami wewnętrzne komory. Nad ogniwami fotowoltaicznymi oraz pod nimi są wolne przestrzenie.

Korzystnym jest, gdy na powierzchni ogniw fotowoltaicznych zamocowanych jest co najmniej kilka czujników temperatury. Kolektor słoneczny według wynalazku stanowi połączenie kolektora powietrznego z kolektorem fotowoltaicznym w jedną całość. Zasada działania kolektora polega na tym, że moduły fotowoltaiczne umieszczone centralnie w środku kolektora powietrznego zamieniają w znany sposób energię promieniowania słonecznego bezpośrednio na energię elektryczną. Dookoła całej instalacji fotowoltaicznej przepływa w sposób wymuszony strumień powietrza, który chłodzi ze wszys tkich stron moduły fotowoltaiczne. Na powierzchni modułów fotowoltaicznych dokonuje się ciągłego pomiaru temperatury i w zależności od stopnia przekroczenia optymalnej temperatury pracy modułów fotowoltaicznych reguluje się prędkość przepływu chłodzącego powietrza. Uzyskane ciepłe powietrze może być wykorzystane do ogrzewania pomieszczeń, suszenia płodów rolnych lub być we współpracy z pompą ciepła.

Intensywne chłodzenie modułów ogniw fotowoltaicznych spowodowane przepływem powietrza zarówno pod nimi jak i nad ogniwami powoduje znaczne obniżenie temperatury pracy ogniw, co przejawia się wzrostem konwersji energii w ogniwach. Skojarzenie ogniw fotowoltaicznych z kolektorem powietrznym powoduje uzyskanie znacznej ilości energii cieplnej zawartej w przepływającym powietrzu, którą można wykorzystać w różny sposób. Czołowa przeźroczysta ściana stanowi ochronę ogniw fotowoltaicznych przed niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi, na przykład przed gradem.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie kolektor w przekroju, fig. 2 przedstawia kolektor w widoku perspektywicznym.

Kolektor ma postać zamkniętej komory stanowiącej kolektor powietrzny. Czołowa ściana 1 wykonana jest ze szkła przepuszczającego promienie słoneczne. Tylna ściana 2 połączona jest z prostopadle do niej usytuowanymi przegrodami 3 o niewielkiej wysokości, stanowiąc z nimi monol ityczną całość. Również boczne ściany kolektora tworzą monolityczną całość z tylną ścianą. Na przegrodach 3 umieszczone są ogniwa fotowoltaiczne 4 tworzące moduły fotowoltaiczne. Ogniwa łącznie z przegrodami kształtują wewnętrzne komory 5.

PL 225 618 B1

Chłodzące powietrze przetłaczane do kolektora wlotem 6 przepływa przez wewnętrzne k omory 5 i przechodzi przez otwór 7 do górnej części kolektora nad ogniwa fotowoltaiczne. Ogrzane powietrze opuszcza kolektor wylotem 8. Układ czujników temperatury umieszczonych na powierzchni ogniw fotowoltaicznych dokonuje ciągłego pomiaru temperatury. W zależności od stopnia przekroczenia optymalnej temperatury pracy modułów fotowoltaicznych reguluje się za pośrednictwem komputera prędkość przepływu powietrza przez kolektor.

Claims (2)

1. Fotowoltaiczny kolektor słoneczny w postaci szczelnej komory z otworem wlotowym i wylotowym oraz z ogniwami fotowoltaicznymi, znamienny tym, że czołową ścianę (1 kolektora stanowi przeźroczyste przykrycie przepuszczające promienie słoneczne, zaś tylna ściana (2) połączona jest z prostopadle do niej usytuowanymi przegrodami (3), na których osadzone są ogniwa fotowoltaiczne (4) tak, że nad oraz pod ogniwami fotowoltaicznymi są wolne przestrzenie.

2. Fotowoltaiczny kolektor słoneczny, według zastrz. 1, znamienny tym, że na powierzchni ogniw fotowoltaicznych zamocowanych jest, co najmniej kilka czujników temperatury.