WO2018092092A1 - Solar-modul zur kontaktlosen stromübertragung auf eine sammelleitung sowie kontaktelement für solche solar-module - Google Patents

Solar-modul zur kontaktlosen stromübertragung auf eine sammelleitung sowie kontaktelement für solche solar-module Download PDF

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WO2018092092A1
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WO
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solar module
solar
connection element
magnetic core
primary coil
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Franz Baumgartner
Fabian CARIGIET
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/93—Interconnections
    • H10F77/933—Interconnections for devices having potential barriers
    • H10F77/935—Interconnections for devices having potential barriers for photovoltaic devices or modules
    • H10F77/937—Busbar structures for modules
    • 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
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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 photovoltaic system or a solar module unit and a connecting element for a solar module unit, which is suitable to combine with one or more other solar module units.
  • a photovoltaic system usually comprises a plurality of solar modules with solar cells for generating a DC electrical voltage
  • the DC voltage of the solar module can be tapped at contacts (plus pole and minus pole) of the solar module.
  • the plus pole and the minus pole to the connection are provided by the manufacturer with connecting cables with corresponding connection plugs.
  • a number of standardized plug-in systems can be used.
  • the solar modules are each in the
  • AC output (AC output, eg with ground and phase) for
  • a photovoltaic system can, depending on
  • the solar modules themselves have contact openings through which electrical cross connectors / ribbons are to be passed.
  • the intermediate space which is formed by the two glass elements and in the intermediate space and the actual solar cell is arranged, open to diffusion, so that there
  • the object of the invention is to provide solar modules that enable reliable and safe use. Solution of the task
  • the basic idea is to contact solar modules without contact to generate the power generated by the solar modules.
  • the solar modules are designed as completely closed systems without holes or other openings.
  • These solar modules have integrated power electronics, preferably an integrated
  • Inverter which in turn is coupled to a likewise arranged within the solar module primary or planar coil.
  • the power electronics are arranged within the closed system of the solar module.
  • the transmission of the current now provided takes place according to the principle of a transformer.
  • the principle of the transformer is based on the
  • a transformer basically consists of a magnetic core and two insulated coil windings, the primary and the secondary. If the primary alternating voltage U 1 is applied to the primary coil-provided here by the solar module-an alternating current flows in the primary circuit
  • Power electronics includes an inverter that converts the direct current provided by the solar cells into alternating current).
  • This alternating current leads to an alternating magnetic field in the magnetic core, which now passes through the secondary coil.
  • This alternating magnetic field induces the secondary ac voltage U2 in the secondary coil. If the number of turns N 1 of the primary coil is the same as the number of turns N 2 of the secondary coil, then the secondary voltage U 2 is the same size as the primary voltage U 1.
  • the ratio of the secondary voltage to the primary voltage corresponds to the ratio of the number of turns of the secondary coil to the primary coil. This makes it possible to change the electrical voltage almost arbitrarily.
  • the energy transfer from the solar module to the connection element for the module is transmitted contactless via a so-called magnetic coupling.
  • This coupling is based on the basic principle of the transformer. This means that the current provided by the solar cell is first converted from direct current to alternating current through the inverter.
  • the primary coil which is arranged within the solar module, is supplied with this alternating current, whereby a magnetic field is generated.
  • the terminal element, which comprises the magnetic core now surrounds the primary coil and thus forms one side of the transformer.
  • In the connection element is a wound around the magnetic core secondary coil. This forms together with the primary planar coil, the magnetic coupling and thus the contactless current collection of the solar module. Thereby, an electric current is generated by the magnetic field generated in the primary coil, which induces the secondary coil, which is fed into a collecting cable or a collecting line.
  • a preferred embodiment provides that the secondary coil is formed by the manifold itself. There is the possibility that the manifold of the whole system, i. several solar modules the
  • Secondary coil forms, in which the manifold is passed through the connection element. Alternatively, several turns on the
  • Connection element can be provided by the manifold.
  • the power electronics can, for example, the
  • Another embodiment provides to arrange the power electronics on the back (backsheet). This can bring the advantage that the protruding in the power electronics components can be covered with a flexible back without the principle of completely closed, fluid and vapor-tight solar module without openings, without plug contacts, must be left.
  • connection element can be selected at a DC or AC voltage level if, for this purpose, the corresponding power electronics components are integrated in the outer connection point.
  • connection element By thus formed connection element and the associated
  • the individual solar modules are galvanically isolated from the connected power grid, which improves the personal protection in case of damage and reduces the capacitive leakage currents to earth in case of damage.
  • PID potential induced degradation
  • the area of magnetic coupling may be provided on the base of a common wafer of the solar module, a wafer section, or rather oblong along the solar module rim.
  • the connecting element is preferably designed as a U-shaped component, wherein the open side of the U-shaped component is designed such that this surrounds the solar module frontally on both sides and thus covers the primary coil with the connection element and the magnetic core therein in that the magnetic flux in the magnetic core is maximized.
  • the solar module is plugged into the magnetic coupling, in which case the current of this module connected in series to the connection network via the
  • connection element of a further embodiment provides that two adjacent solar modules are pushed in on one side. This will only one
  • the external magnetic connection can simultaneously also the function of mechanical attachment for module mounting on the module table or on the
  • Defective modules can be replaced quickly and easily without having to switch off the switched solar modules.
  • the MPP (Maximum Power Point) tracking is applied to the single module, which reduces the matching losses due to tolerance variations of the individual module electrical MPP values, which are usually connected in series, and reduces the mismatches due to partial shading of different modules.
  • Very thin glass / glass modules are very suitable for the use of this
  • Thin-film cell types can be used as part of the necessary smoothing capacitance on the DC input side of the inverter and thus avoid problems of limiting the lifetime of solar module power electronics by this external discrete capacitor.
  • the winding through which the alternating current flows at the cell level can be realized on the primary side preferably also as a planar coil in a wafer by highly doped conductor tracks.
  • the semiconductor switch which switches the alternating current on the solar cell level should preferably also be integrated in the wafer by correspondingly locally doped regions or be connected there at least in SMD (Surface Mounted Device) on the wafer. The same applies to necessary capacitors or additional electronic components.
  • SMD Surface Mounted Device
  • the good magnetically conductive materials such as Mu metals, amorphous metals, ferrites or magnetically conductive iron can be used.
  • Photo transistor or optocoupler are integrated in the component with the external magnetic coupling with the cable connection to the secondary network.
  • Circuit breaker on the solar cell level can be controlled by magnetic coupling take place of the present two primary and secondary coils. This could also be done via additionally coupled coils or over radio frequencies.
  • the regulation of the MPP tracking can preferably take place via the evaluation of the secondary-side electrical variables, current and voltage on the AC side outside the glass / solar cell assembly and via the control variable, the switching time of the primary circuit breaker.
  • the contactless connection reduces the cost of manufacturing the solar modules, since they can be fully laminated without having to consider openings and the like.
  • the life of the solar modules is thereby increased because the potential creepage paths due to diffusion of e.g. Humidity, water vapor or ion conduction are reduced.
  • the probability of failure of the solar modules increases with the number of connectors connected in series. Since only contactless connections are used here, the number of connectors is greatly reduced, which in turn leads to increased reliability of the system.
  • Fig. 1 is a plan view of a plurality of solar modules of a solar system, arranged and connected via connection elements and coupled to a bus bar;
  • Fig. 2 is a perspective view of a solar module, without
  • FIG. 3 shows a schematic section through part of a solar module with no connection element
  • FIG. 5 shows a perspective view of the solar module according to FIG. 2, but with a first exemplary embodiment of a connection element
  • FIG. 8 shows a schematic side view of the embodiment according to FIG. 5;
  • FIG. 9 is a perspective view of a second embodiment of the
  • Fig. 1 0 is a side view of the second embodiment of the
  • Fig. 1 1 is a schematic side view of the embodiment according to FIG. 5, but with the second embodiment of the connection element ( Figures 9 and 10);
  • Fig. 1 2 is a side view of a third embodiment of the connection element according to FIG. 9;
  • Fig. 1 3 shows a cross section of the connection element according to FIG. 1 2, but without the core;
  • Fig. 1 4 is a cross section through the magnetic core of
  • Fig. 1 5 is a side view of a fourth embodiment of the
  • Fig. 1 6 shows a cross section of the connection element according to FIG. 1 5, but without core
  • Fig. 1 7 shows a cross section through the one magnetic core for the
  • a solar system 1 consisting of a plurality of solar module 2 is shown.
  • the solar modules 2 are locally fixed by a fastening device 3 side by side.
  • connection elements 4 of the electrical contact The current, which is guided by the solar modules 2 via the connecting element 4, thus enters a bus bar. 5
  • the illustrated in Fig. 2 solar module 2 comprises a plurality of solar cells 6, which are connected in such a way that this power to a power electronics. 8 deliver.
  • Part of such power electronics 8 may be an inverter. Therefore, the following is a simplified description of the exemplary embodiments of an inverter 8, wherein it can certainly be provided that this is arranged centrally and within the solar module 2, only a part of a power electronics is arranged.
  • the inverter 8 By the inverter 8, the current generated by the solar cells 6 is transferred from direct current to alternating current and fed to the primary coil 9.
  • Inverter 8 and primary coil 9 are arranged in the edge region 10 of the per se completely fluid-tight and vapor-tight closed solar module 2.
  • the solar module is shown in a partial section. It consists of two parallel and spaced glass elements 1 1, wherein the
  • Primary coil 9 between the glass elements 1 1, as the solar cells 6 are also arranged.
  • the inverter 8 between the glass elements 1 1 arranged.
  • the glass elements 1 1 described here are not protective. Thus, it is also conceivable that on the side facing the sun, a glass element 1 1 is used, whereas on the opposite side a backsheet is used, which is flexible, for example, to even structured components, such as those of the power electronics record.
  • a solar module 2 is part of a
  • Solar system 1 wherein the individual solar modules 2 are coupled together via a bus bar 5.
  • the solar cells 6, which are part of the solar module 2 generate electricity, which is supplied to the inverter 8.
  • the direct current provided by the solar cells 6 is converted into alternating current.
  • This alternating current is supplied to the primary coil 9, which generates a magnetic field B.
  • magnetic cores connect the primary coil 9 with a secondary coil 1 2, which is part of the connection element 4. The so produced
  • Magnetic field B of the primary coil 9 induces a voltage in the secondary coil 1 second
  • the alternating current applied here is fed to the bus bar 5.
  • This arrangement is provided in each solar module 2, wherein the individual solar modules 2 are coupled via the bus bars 5.
  • Figs. 5 to 1 7 are different embodiments of the
  • FIGS. 5 to 8 show a first exemplary embodiment. This
  • Connection element 4 comprises a housing 1 8 and is designed in cross-section U-shaped and has in its base 1 4, the receptacle for the bus bar 5 on.
  • On the inside of the connecting element 4 is formed with a magnetic core 1 3, such that the bus bar 5 in the overall system (Fig. 1) with its passage in the connecting element is a winding and so
  • Terminal element 4 we have provided a receiving portion 1 7, which is intended that this is pushed over the solar module 2, such that one leg of the U-shaped configuration on one side of the solar module 2 and the other leg on the other Side of the solar module 2 reaches the plant.
  • Form and non-positive embodiments of the connection element 4 allow proper fixation on the solar module 2.
  • an air gap 1 fifth Since the two sides of the solar module 2 are glass elements 1 1, there is a contactless connection of the magnetic core 1 3 of the connection element 4 with the arranged in the solar module 2 primary coil 9 (Fig. 5 and Fig. 8).
  • Primary coil 9 and secondary coil 1 2 are thus inductively coupled.
  • connection element 4 comprises a housing 1 8 and is in
  • connection element 4 has in its reason 1 4 the receptacle for a bus bar 5, which is repeatedly performed by the connection element 4. This is also shown in dashed lines in Fig. 1 in the region of the connection elements 4.
  • the connecting element 4 is formed with a magnetic core 1 3, such that the bus bars 5 represent a plurality of windings and magnetic core 1 3 and bus bar 5 form the secondary side and thus the secondary coil 1 2 of the previously described transformer principle.
  • the open side of the connection element 4 which forms the receiving area 1 7 for a solar module 2
  • this is pushed over the solar module 2, such that a leg of the U-shaped configuration on one side of the solar module. 2 and the other leg on the other side of the solar module 2 comes to rest.
  • connection element 4 Due to the magnetic coupling, the connection element 4 is held on the solar module 2. In one embodiment, in the region of the connection element 4 between the end face of the solar module 2 and the bottom of the U-shaped connection element 4, an air gap 1 5. Since the two sides of the solar module 2 glass elements 1 1, there is a contactless
  • FIGS. 12 to 14 show a third exemplary embodiment of the connection element.
  • This connection element 4 is round or rectangular in cross section and has a core portion 1 6 for receiving the magnetic core 1 3 and at least one receiving portion 1 7 for receiving a solar module 2.
  • a housing 1 8 is provided which comprises the core region 1 6.
  • This housing 1 8 is preferably made of a plastic material, such as hard rubber. It is not electrically conductive.
  • the core region 1 6 is formed as a cavity in the housing 15, which consists of solid material, so that the magnetic core 1 4, as shown in FIG. 1 3, can be accommodated.
  • the receiving areas 1 7 are provided for receiving the solar modules 2, such that they intersect the core area 1 6. Further receiving areas 1 9 are provided for receiving the bus bar 5.
  • the connecting element according to the third embodiment is designed such that in the housing 1 8 first of the magnetic core 1 3 is used.
  • the winding or the windings of the secondary coil is formed, in which the bus bar 5 is guided in the other receiving areas 1 9 and thus represents the winding on the secondary side of the magnetic core 1 3.
  • the primary coil 9 of the solar module 2 comes into contact with the magnetic core 1 3, the thus prepared connection element 4 is plugged onto the end face of the solar module 2, in which the solar module 2 is guided in the further receiving area 1 7 , As a result, the magnetic core 1 3 passes through the primary coil 9 to the arrangement. Primary coil 9 and secondary coil 1 2 are thus inductively coupled.
  • connection element 4 can be plugged into the connection element 4 at different angles (dashed representation in FIG. 1 2).
  • At least two solar modules 2 can be accommodated simultaneously with a magnetic core 1 3 and a secondary coil 1 2.
  • FIG. 1 5 to 1 7 a fourth embodiment of the connecting element is shown.
  • This connecting element 4 is round or rectangular in cross section and has two core portions 1 6 for the respective recording of a magnetic core 1 3 and at least two receiving areas 1 7 for receiving in each case a solar module 2.
  • a housing 1 8 is provided, which comprises the core portions 1 6.
  • This housing 1 8 is preferably made of a plastic material, such as hard rubber. It is not electrically conductive.
  • the core region 1 6 is formed as a cavity in the housing 15, which consists of solid material, so that the iron core 1 4 can be accommodated, as shown in FIG.
  • the receiving areas 1 7 are provided for receiving the solar modules 2, such that they intersect the core area 1 6.
  • Further receiving areas 1 9 are provided for receiving the bus bar 5.
  • the connecting element according to the fourth embodiment is designed such that in the housing 1 8 first the magnetic cores 1 3 (Fig. 1 7) is used. Subsequently, the winding or the windings of the secondary coil is formed, in which the bus bar 5 is guided in the other receiving areas 1 9 and so the winding on the secondary side of the magnetic core 1 3 and thus the secondary coil 1 2 each represents.
  • the primary coil 9 of the solar module 2 comes into contact with the respective magnetic core 1 3, the thus prepared connection element 4 is plugged onto the end face of the solar module 2, in which the solar module 2 in the further receiving area 1 7 out becomes.
  • the magnetic core 1 3 passes through the primary coil 9 to the arrangement. Primary coil 9 and secondary coil 1 2 are thus inductively coupled.
  • connection element 4 can be plugged into the connection element 4 at different angles (dashed representation in FIG. 1 2).
  • At least two solar modules 2 can be recorded simultaneously.
  • a magnetic high-frequency transformer with primary coil 9 is now formed within the solar module 2 and a secondary coil 1 2, which is controlled via integrated semiconductor switches opto-electronically or via induction from the outer coupler system.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Solar-Modul für eine Photovoltaik-Anlage, bestehend aus einer Vielzahl von Solarzellen, einer Leistungselektronik sowie mindestens einer Anschlussvorrichtung zum Übertragen des von den Solarzellen durch Lichteinwirkung erzeugten Stroms. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass das Solar-Modul (2) vollständig fluiddicht und dampfdicht verschlossen ist und in einem Randbereich (10) sowohl zumindest einen Teil der Leistungselektronik (8) als auch eine Primärspule (9) zur induktiven Kopplung mit einem Anschlusselement (4) vorgesehen ist. Zudem wird ein Anschlusselement (4) vorgeschlagen, das mindestens ein nicht elektrisch leitendes Gehäuse (18) umfasst, innerhalb dessen mindestens ein magnetischen Kern (13) angeordnet ist, mindestens eine Sekundärspule (12) durch Bildung einer oder mehrerer Windungen des Sammelleiters (5) um den magnetischen Kern (13) umfasst, sowie mindestens ein Aufnahmebereich (17) für die kontaktlose Kopplung einer in dem Solar-Modul (2) angeordneten Primärspule (9) vorgesehen ist.

Description

Solar-Modul zur kontaktlosen Stromübertragung auf eine Sammelleitung sowie Kontaktelement für solche Solar-Module
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Photovoltaik-Anlage oder eine Solar-Moduleinheit sowie ein Verbindungselement für eine Solar-Moduleinheit, die geeignet ist, mit einem oder mehreren anderen Solar-Moduleinheiten zu kombinieren.
Stand der Technik
Eine Photovoltaik-Anlage umfasst in der Regel eine Mehrzahl von Solar-Modulen mit Solarzellen zur Erzeugung einer elektrischen Gleichspannung aus
eingestrahltem (Sonnen-)Licht. Die Gleichspannung des Solar-Moduls kann an Kontakten (Plus-Pol und Minus-Pol) des Solar-Moduls abgegriffen werden.
Regelmässig sind der Plus-Pol und der Minus-Pol zum Anschluss herstellerseitig mit Anschlusskabeln mit entsprechenden Anschlusssteckern versehen. Hierbei kann eine Reihe von standardisierten Stecksystemen zum Einsatz kommen. Zum Aufbau einer Photovoltaik-Anlage werden die Solar-Module jeweils in zur
Aufnahme von (Sonnen-)Licht geeigneter Lage angeordnet, z. B. in einem Array. In der Regel ist zumindest eine Gruppe der Solar-Module (oder sämtliche Module) in Reihe oder Serie zusammengeschaltet. Zur Umwandlung von Gleichspannung (DC), die die Solar-Module bereitstellen, zu Wechselspannung (AC) sind bei bekannten Solar-Anlagen der jeweilige String eines Solar-Moduls mit einem Wechselrichter verbunden. Der Wechselrichter weist hierzu Gleichspannungs (DC)-Eingänge (wenigstens ein DC-Plus- und ein DC- Minus-Eingang) zur Einspeisung der Gleichspannung von den Photovoltaik-Modulen auf. Ausserdem weist der Wechselrichter wenigstens einen
Wechselspannungsausgang (AC-Ausgang, z. B. mit Masse und Phase) zur
Ausgabe einer Wechselspannung auf. Eine Photovoltaik-Anlage kann, je nach
Grösse, eine Mehrzahl von Wechselrichtern umfassen, an welchen jeweils ein oder mehrere Strings angeschlossen sind. Es sind auch Systeme bekannt, die an einem einzigen zentralen Wechselrichter angeschlossen sind.
Nachteile des Standes der Technik
Die Montage solcher Solar-Module gestaltet sich sehr aufwendig, insbesondere dann, wenn Solarparks angelegt werden. Mehrere Tonnen von Verbindungskabeln sind keine Seltenheit. Dadurch entstehen durch den Montageaufwand hohe Kosten sowie Anfälligkeiten durch Korrosion insbesondere in den Steckkontakten, die wiederum zu technischen Problemen führen.
Die Solar-Module selbst weisen Kontaktöffnungen auf, durch die elektrische Querverbinder/Ribbons hindurchzuführen sind. Dadurch ist der Zwischenraum, der durch die beiden Glaselemente gebildet ist und in dem Zwischenraum auch die eigentliche Solarzelle angeordnet ist, diffusionsoffen, so dass sich dort
Feuchtigkeit ansammeln kann. Dadurch ist die Funktion des Solar-Moduls gefährdet, indem die Feuchtigkeit die Lebensdauer der Modul-Lamination verringert. Zudem schlägt sich Feuchtigkeit /Wasserdampf auf der Innenseite des Solar-Moduls nieder, wodurch die Leistungsfähigkeit des Solar-Moduls stark beeinträchtigt wird. Es besteht auch die Gefahr, dass dadurch einzelne Solar- Module ausfallen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, Solar-Module bereitzustellen, die eine zuverlässige und sichere Nutzung ermöglichen. Lösung der Aufgabe
Die Lösung wird durch die Merkmale von Anspruch 1 bereitgestellt.
Vorteile der Erfindung
Der Grundgedanke besteht darin, bei Solar-Modulen kontaktlos den von den Solar- Modulen erzeugten Strom abzugreifen.
Um dies zu realisieren, sind die Solar-Module als vollständig geschlossene Systeme ohne Bohrungen oder sonstige Öffnungen ausgebildet. Diese Solar-Module weisen eine integrierte Leistungselektronik, vorzugsweise einen integrierten
Wechselrichter auf, der wiederum mit einer ebenfalls innerhalb des Solar-Moduls angeordneten Primär- oder Planarspule gekoppelt ist. Die Leistungselektronik ist innerhalb des geschlossenen Systems des Solar-Moduls angeordnet.
Das Übertragen des nun bereitgestellten Stroms erfolgt nach dem Prinzip eines Transformators. Das Prinzip des Transformators beruht auf der
elektromagnetischen Induktion.
Ein Transformator besteht im Wesentlichen aus einem magnetischen Kern und zwei isolierten Spulenwicklungen, der Primär- und der Sekundärspule. Wird an die Primärspule die Primärwechselspannung U 1 - hier bereitgestellt von dem Solar- Modul - angelegt, so fliesst im Primärkreis ein Wechselstrom (sofern die
Leistungselektronik einen Wechselrichter umfasst, der den von den Solarzellen bereitgestellten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt). Dieser Wechselstrom führt zu einem magnetischen Wechselfeld im magnetischen Kern, das nun die Sekundärspule durchsetzt. Durch dieses magnetische Wechselfeld wird in der Sekundärspule die Sekundärwechselspannung U2 induziert. Wenn die Windungszahl N 1 der Primärspule gleich gross ist wie die Windungszahl N2 der Sekundärspule, so ist die Sekundärspannung U2 gleich gross wie die Primärspannung U 1 . Das Verhältnis der Sekundärspannung zur Primärspannung entspricht dem Verhältnis der Windungszahl der Sekundärspule zur Primärspule. Dadurch wird es möglich, die elektrische Spannung nahezu beliebig zu verändern.
Der Energietransfer von dem Solar-Modul zum Anschlusselement für das Modul wird kontaktlos über eine sogenannte magnetische Kopplung übertragen. Diese Kopplung lehnt sich an das Grundprinzip des Transformators an. Dies bedeutet, dass der von der Solarzelle bereitgestellte Strom zunächst von Gleichstrom zu Wechselstrom durch den Wechselrichter gewandelt wird. Die Primärspule, die innerhalb des Solar-Moduls angeordnet ist, wird mit diesem Wechselstrom beaufschlagt, wodurch ein Magnetfeld erzeugt wird. Das Anschlusselement, das den magnetischen Kern umfasst, umgreift nun die Primärspule und bildet so die eine Seite des Transformators aus. In dem Anschlusselement befindet sich eine um den magnetischen Kern gewickelte sekundäre Spule. Diese bildet zusammen mit der primären Planarspule die magnetische Kopplung und damit die kontaktlose Stromabnahme von dem Solar-Modul. Dadurch wird durch das in der Primärspule erzeugte magnetische Feld, welches die Sekundärspule induziert, ein elektrischer Strom erzeugt, der in ein Sammelkabel oder eine Sammelleitung eingespeist wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Sekundärspule durch die Sammelleitung selbst ausgebildet wird. Dabei besteht die Möglichkeit, dass die Sammelleitung des ganzen Systems, d.h. mehrerer Solar-Module die
Sekundärspule bildet, in dem die Sammelleitung durch das Anschlusselement hindurchgeführt wird. Alternativ können mehrere Windungen an dem
Anschlusselement durch die Sammelleitung bereitgestellt werden.
Vorgesehen ist zudem, dass ein Teil der Leistungselektronik innerhalb des Solar- Moduls angeordnet ist. Die Leistungselektronik kann beispielsweise den
Wechselrichter umfassen. Eine technische Lösung sieht vor, die
Leistungselektronik im Randbereich des Solar-Moduls, aber innerhalb des Solar- Moduls anzuordnen. Eine weitere Ausführung sieht vor, die Leistungselektronik auf der Rückseite (Backsheet) anzuordnen. Dies kann den Vorteil mit sich bringen, dass die bei der Leistungselektronik abstehenden Bauteile mit einer flexiblen Rückseite abgedeckt werden können, ohne dass das Prinzip des vollständig geschlossenen, fluid- und dampfdichten Solar-Moduls ohne Öffnungen, ohne Steckkontakte, verlassen werden muss.
Das Anschlusselement kann auf einem Gleich- oder Wechselspannungsniveau gewählt werden, wenn dazu die entsprechenden Leistungselektronik-Komponenten in der äusseren Anschlussstelle integriert werden.
Durch das so ausgebildete Anschlusselement und die damit verbundene
magnetische Kopplung sind die einzelnen Solar-Module galvanisch von dem angeschlossenen Stromnetz getrennt, was im Schadensfall den Personenschutz verbessert und im Betriebsfall die kapazitiven Ableitströme zur Erde reduziert.
Zudem kann eine Leistungsdegradation durch Potential Induced Degradation (PID) ausgeschlossen werden, weil das nächste Spannungspotential im Solar-Modul auf die Summe aller Spannungen der in Serie geschalteten Solar-Module beschränkt ist.
Der Bereich der magnetischen Kopplung kann auf der Grundfläche eines üblichen Wafers des Solar-Moduls, eines Wafer-Abschnittes oder eher länglich entlang des Solar-Modulrands vorgesehen werden. Das Anschlusselement ist vorzugsweise als U-förmiges Bauelement ausgebildet, wobei die offene Seite des U-förmigen Bauelements derart ausgebildet ist, dass dieses das Solar-Modul stirnseitig zu beiden Seiten umgreift und so mit dem Anschlusselement und den darin befindlichen magnetischen Kern die Primärspule so überdeckt, dass der magnetische Fluss in dem magnetischen Kern maximiert wird. Das Solar-Modul wird in die magnetische Kopplung gesteckt, wobei dann der Strom dieses Moduls in Serienschaltung dem Verbindungsnetz über die
Sammelleitung zugeführt wird. Das Anschlusselement einer Weiterbildung sieht vor, dass zwei benachbarte Solar- Module auf je einer Seite hineingeschoben werden. Dadurch wird nur ein
Anschlusselement benötigt.
Der äussere magnetische Anschluss kann gleichzeitig auch die Funktion der mechanischen Befestigung zur Modulmontage auf dem Modultisch oder am
Gebäude erfüllen.
Durch die magnetische Kopplung und die galvanische Trennung ist für den äusseren Modulanschluss neben dem üblichen Spannungsniveau von einigen zehn bis hunderte Volt ein sehr hohes Spannungsniveau von einigen kV für die
Verbindungsleitung zum angeschlossen Netz möglich, welches den Materialeinsatz z.B. von Kupfer für die metallischen Verbindungsleitungen reduziert.
Defekte Module können einfach und schnell ausgetauscht werden, ohne dass die geschalteten Solar-Module abgeschaltet werden müssen.
Das MPP (Maximum Power Point) Tracking wird auf das einzelne Modul angewandt, was die Anpassungsverluste durch Toleranzschwankungen der elektrischen MPP Werte der einzelnen Module, die üblich in Serie geschalten sind, reduziert, sowie die Fehlanpassungen durch partielle Abschattungen verschiedener Module verringert.
Sehr dünne Glas/Glasmodule eigenen sich sehr gut für den Einsatz dieses
Anschlusskonzepts, da dann der magnetische Luftspalt minimiert wird. Alternativ können auch solche Ausführungen vorgesehen sein, die ein Rückwand (Backsheet) vorsehen, die flexibel ist. Beim Einsatz sehr hoher Schaltfrequenzen kann die parasitäre Zellkapazität von bestimmten Solarzellentypen (z.B. Hetero Junction oder bestimmte
Dünnschichtzelltypen) als Teil der notwendigen Glättungs-Kapazität auf der Gleichspannungs- Inputseite des Wechselrichters genutzt werden und so Probleme der Limitierung der Lebensdauer von Solar-Modul-Leistungselektronik durch diesen externen diskreten Kondensator vermieden werden.
Die Wicklung durch die der Wechselstrom auf der Zelleebene fliesst, kann primärseitig vorzugsweise auch als Planarspule in einem Wafer durch hochdotieren Leiterbahnen realisiert werden.
Der Halbleiterschalter der auf der Solarzellenebene den Wechselstrom schaltet, soll vorzugsweise auch im Wafer durch entsprechend lokal dotierte Bereiche integriert sein oder dort zumindest in SMD (Surface Mounted Device) auf dem Wafer verschalten sein. Gleiches gilt für notwenige Kondensatoren oder zusätzlich elektronischen Komponenten.
Zur Verbesserung der magnetischen Leitfähigkeit können die gut magnetisch leitfähigen Materialien, wie Mu-Metalle, amorphe Metalle, Ferrite oder magnetisch leitfähiges Eisen eingesetzt werden.
Die Schaltzeitpunkte dieser Leistungsschalter die innerhalb des Solarzellen- Laminationsverbundes, also innerhalb z.B. der beiden Deckgläser angeordnet sind, werden vorzugsweise optoelektronisch über z. B. infrarot von der Aussenseite des Glas/Zellenverbundes Übertrag, vergleichbar mit dem bekannten Konzept des
Photo-Transistors oder Optokopplers. Sie sind der Einfachheit halber im Bauteil mit der externen magnetischen Kopplung mit dem Kabelanschluss ans weiterführende Netz integriert. Eine weitere Variante der Übertragung der Schaltzeitpunkte der primären
Leistungsschalter auf der Solarzellenebene kann durch magnetische Kopplung erfolgen der vorliegenden beiden Primär- und Sekundärspulen. Dies könnte auch über zusätzlich gekoppelte Spulen erfolgen oder über Funkfrequenzen.
Die Regelung des MPP Tracking kann vorzugsweise über die Auswertung der sekundärseitigen elektrischen Grössen, Strom und Spannung auf der AC Seite ausserhalb des Glas/Solarzellenverbandes erfolgen und über die Steuergrösse der Schaltzeitpunkt der primären Leistungsschalter erfolgen.
Durch den kontaktlosen Anschluss werden die Kosten für die Herstellung der Solar-Module reduziert, da diese vollständig laminiert werden können, ohne dass Öffnungen und dergleichen berücksichtigt werden müssen. Die Lebensdauer der Solar-Module erhöht sich dadurch, da die möglichen Kriechpfade durch Diffusion von z.B. Feuchte, Wasserdampf oder lonenleitung reduziert sind. An sich steigt die Ausfallwahrscheinlichkeit der Solar-Module mit Anzahl der Steckverbindungen, die in Serie geschaltet sind. Da hier ausschliesslich kontaktlose Verbindungen verwendet werden, ist die Anzahl der Steckverbindungen sehr stark reduziert, was wiederum zu einer erhöhten Zuverlässigkeit des Systems führt.
Die Montage solcher Solar-Module beschränkt sich dadurch auch auf eine rein mechanische Montage. Nur am Ende der Sammelleitung ist eine elektrische Verbindung zum Wechselrichter bereitzustellen.
Aufgrund der kontaktlosen Verbindung zu den Solar-Modulen wird vermieden, dass mögliche Lichtbogen entstehen, wodurch die Brandgefahr auch erheblich reduziert wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie den Ansprüchen hervor. Zeichnungen
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Vielzahl von Solar-Modulen einer Solar-Anlage, angeordnet und angeschlossen über Anschlusselemente und gekoppelt mit einem Sammelleiter;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht auf ein Solar-Modul, ohne
Anschlusselement;
Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch einen Teil eines Solar-Moduls mit ohne Anschlusselement;
Fig. 4 eine schematische elektrische Schaltung des Solar-Moduls;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht auf das Solar-Modul gemäss Fig. 2, jedoch mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines Anschlusselements;
Fig. 6 eine perspektivische auf das erste Ausführungsbeispiel des
Anschlusselements gemäss Fig. 5;
Fig. 7 eine Seitenansicht auf das erste Ausführungsbeispiel des
Anschlusselements gemäss Fig. 5;
Fig. 8 eine schematische Seitenansicht auf die Ausführung gemäss Fig. 5;
Fig. 9 eine perspektivische auf ein zweites Ausführungsbeispiel des
Anschlusselements;
Fig. 1 0 eine Seitenansicht auf das zweite Ausführungsbeispiel des
Anschlusselements gemäss Fig. 9; Fig . 1 1 eine schematische Seitenansicht auf die Ausführung gemäss Fig . 5, jedoch mit dem zweiten Ausführungsbeispiel des Anschlusselements (Fig. 9 und 1 0); Fig . 1 2 eine Seitenansicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel des
Anschlusselements;
Fig . 1 3 einen Querschnitt auf das Anschlusselement gemäss Fig. 1 2, jedoch ohne Kern;
Fig . 1 4 einen Querschnitt durch den magnetischen Kern des
Anschlusselements gemäss Fig. 1 2;
Fig. 1 5 eine Seitenansicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel des
Anschlusselements;
Fig. 1 6 einen Querschnitt auf das Anschlusselement gemäss Fig . 1 5, jedoch ohne Kern; Fig. 1 7 einen Querschnitt durch den einen magnetischen Kern für das
Anschlusselement gemäss Fig. 1 5.
Kurze Beschreibung der Figuren
In Fig. 1 ist eine Solar-Anlage 1 , bestehend aus einer Vielzahl von Solar-Modul 2 dargestellt. Die Solar-Module 2 sind über eine Befestigungseinrichtung 3 nebeneinander örtlich fixiert. Über Anschlusselemente 4 erfolgt der elektrische Kontakt. Der Strom, der von den Solar-Modulen 2 über das Anschlusselement 4 geführt ist, gelangt so in einen Sammelleiter 5.
Das in Fig. 2 dargestellte Solar-Modul 2 umfasst eine Vielzahl von Solarzellen 6, die derart geschaltet sind, dass diese den Strom an eine Leistungselektronik 8 liefern. Teil einer solchen Leistungselektronik 8 kann ein Wechselrichter sein. Daher wird nachfolgend zur Beschreibung der Ausführungsbeispiele vereinfacht von einem Wechselrichter 8 gesprochen, wobei durchaus vorgesehen sein kann, dass dieser zentral angeordnet ist und innerhalb des Solar-Moduls 2 nur ein Teil einer Leistungselektronik angeordnet ist.
Durch den Wechselrichter 8 wird der von den Solarzellen 6 erzeugte Strom von Gleichstrom in Wechselstrom transferiert und an die Primärspule 9 geleitet.
Wechselrichter 8 und Primärspule 9 sind im Randbereich 1 0 des an sich vollständig fluiddichten und dampfdichten geschlossenen Solar-Moduls 2 angeordnet.
In Fig. 3 ist das Solar-Modul in einem Teilschnitt dargestellt. Es besteht aus zwei parallel und in einem Abstand angeordneten Glaselementen 1 1 , wobei die
Primärspule 9 zwischen den Glaselementen 1 1 , wie die Solarzellen 6 auch, angeordnet sind. Zudem ist - hier nicht dargestellt - der Wechselrichter 8 zwischen den Glaselementen 1 1 angeordnet. Die hier beschriebenen Glaselemente 1 1 sind nicht schutzeinschränkend. So ist auch denkbar, dass auf der zur Sonne hinweisenden Seite ein Glaselement 1 1 verwendet wird, wohingegen auf der abgewandten Seite ein Backsheet eingesetzt wird, das beispielsweise flexibel ist, um auch strukturierte Bauteile, beispielsweise die der Leistungselektronik, aufnehmen zu können.
Das Grundprinzip ist in Fig. 4 dargestellt. Ein Solar-Modul 2 ist Teil einer
Solaranlage 1 , wobei die einzelnen Solar-Module 2 über einen Sammelleiter 5 miteinander gekoppelt sind. Die Solarzellen 6, die Teil des Solar-Moduls 2 sind, erzeugen Strom, der dem Wechselrichter 8 zugeführt wird. Hier wird der von den Solarzellen 6 bereitgestellte Gleichstrom in Wechselstrom gewandelt. Dieser Wechselstrom wird der Primärspule 9 zugeführt, die ein Magnetfeld B erzeugt. Nicht dargestellte magnetische Kerne verbinden die Primärspule 9 mit einer Sekundärspule 1 2, die Teil des Anschlusselements 4 ist. Das so erzeugte
Magnetfeld B der Primärspule 9 induziert eine Spannung in die Sekundärspule 1 2. Der hier nun anliegende Wechselstrom wird dem Sammelleiter 5 zugeführt. Diese Anordnung ist in jedem Solar-Modul 2 vorgesehen, wobei die einzelnen Solar- Module 2 über die Sammelleiter 5 gekoppelt sind. In den Fig. 5 bis 1 7 sind unterschiedliche Ausführungsformen des
Anschlusselements 4 dargestellt.
In den Fig. 5 bis 8 ist ein erstes Ausführungsbeispiel gezeigt. Dieses
Anschlusselement 4 umfasst ein Gehäuse 1 8 und ist im Querschnitt U-förmig gestaltet und weist in seinem Grund 1 4 die Aufnahme für den Sammelleiter 5 auf. Auf der Innenseite ist das Anschlusselement 4 mit einem magnetischen Kern 1 3 ausgebildet, derart, dass der Sammelleiter 5 im Gesamtsystem (Fig. 1 ) mit seiner Durchleitung in dem Anschlusselement eine Wicklung darstellt und so
magnetischer Kern 1 3 und Sammelleiter 5 die Sekundärspule 1 2 des zuvor beschriebenen Transformatorprinzips bilden. Mit der offenen Seite des
Anschlusselements 4 wir ein Aufnahmebereich 1 7 bereitgestellt, der dafür vorgesehen ist, dass dieser über das Solar-Modul 2 geschoben, derart, dass ein Schenkel der U-förmigen Ausbildung auf der einen Seite des Solar-Moduls 2 und der andere Schenkel auf der anderen Seite des Solar-Moduls 2 zur Anlage gelangt. Form- und kraftschlüssige Ausführungen des Anschlusselements 4 erlauben eine sachgerechte Fixierung an dem Solar-Modul 2. Bei einem Ausführungsbeispiel ist im Bereich des Anschlusselements 4 zwischen der Stirnseite des Solar-Moduls 2 und dem Grund des U-förmig ausgestalteten Anschlusselements 4 ein Luftspalt 1 5. Da die beiden Seiten des Solar-Moduls 2 Glaselemente 1 1 sind, erfolgt eine kontaktlose Verbindung des magnetischen Kerns 1 3 des Anschlusselements 4 mit der in dem Solar-Modul 2 angeordneten Primärspule 9 (Fig. 5 und Fig. 8).
Primärspule 9 und Sekundärspule 1 2 sind somit induktiv gekoppelt.
In den Fig. 9 bis 1 1 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Anschlusselements gezeigt. Dieses Anschlusselement 4 umfasst ein Gehäuse 1 8 und ist im
Querschnitt U-förmig gestaltet und weist in seinem Grund 1 4 die Aufnahme für einen Sammelleiter 5 auf, der mehrfach durch das Anschlusselement 4 geführt ist. Dies ist auch in Fig. 1 im Bereich der Anschlusselemente 4 gestrichelt dargestellt. Auf der Innenseite ist das Anschlusselement 4 mit einem magnetischen Kern 1 3 ausgebildet, derart, dass die Sammelleiter 5 mehrere Wicklungen darstellen und so magnetischer Kern 1 3 und Sammelleiter 5 die Sekundärseite und damit die Sekundärspule 1 2 des zuvor beschriebenen Transformatorprinzips bilden. Mit der offenen Seite des Anschlusselements 4, die den Aufnahmebereich 1 7 für ein Solar-Modul 2 bildet, wird dieses über das Solar-Modul 2 geschoben, derart, dass ein Schenkel der U-förmigen Ausbildung auf der einen Seite des Solar-Moduls 2 und der andere Schenkel auf der anderen Seite des Solar-Moduls 2 zur Anlage gelangt. Aufgrund der magnetischen Kopplung wird das Anschlusselement 4 an dem Solar-Modul 2 gehalten. Bei einem Ausführungsbeispiel ist im Bereich des Anschlusselements 4 zwischen der Stirnseite des Solar-Moduls 2 und dem Grund des U-förmig ausgestalteten Anschlusselements 4 ein Luftspalt 1 5. Da die beiden Seiten des Solar-Moduls 2 Glaselemente 1 1 sind, erfolgt eine kontaktlose
Verbindung des magnetischen Kerns 1 3 des Anschlusselements 4 mit der in dem Solar-Modul 2 angeordneten Primärspule 9 (Fig. 1 1 ). Primärspule 9 und
Sekundärspule 1 2 sind somit induktiv gekoppelt.
In den Fig. 12 bis 14 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des Anschlusselements gezeigt. Dieses Anschlusselement 4 ist im Querschnitt rund oder eckig gestaltet und weist einen Kernbereich 1 6 für die Aufnahme des magnetischen Kerns 1 3 sowie zumindest einen Aufnahmebereich 1 7 zur Aufnahme eines Solar-Moduls 2 auf. Für die Realisierung ist vorgesehen, dass ein Gehäuse 1 8 vorgesehen ist, das den Kernbereich 1 6 umfasst. Dieses Gehäuse 1 8 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff-Material, beispielsweise Hartgummi. Es ist nicht elektrisch leitend. Der Kernbereich 1 6 ist in dem an sich aus Vollmaterial bestehenden Gehäuse 1 8 als Hohlraum ausgebildet, so dass der magnetische Kern 1 4, wie in Fig. 1 3 dargestellt, aufgenommen werden kann. Zudem sind in dem Gehäuse 1 8 die Aufnahmebereiche 1 7 zur Aufnahme der Solar-Module 2 vorgesehen, derart, dass diese den Kernbereich 1 6 schneiden. Weitere Aufnahmebereiche 1 9 sind für die Aufnahme des Sammelleiters 5 vorgesehen. Das Anschlusselement gemäss der dritten Ausführung wird derart ausgebildet, dass in das Gehäuse 1 8 zunächst der magnetische Kern 1 3 eingesetzt wird.
Anschliessend wird die Wicklung oder die Wicklungen der Sekundärspule ausgebildet, in dem der Sammelleiter 5 in die weiteren Aufnahmebereiche 1 9 geführt wird und so die Wicklung auf der Sekundärseite des magnetischen Kerns 1 3 darstellt. Damit die Primärspule 9 des Solar-Moduls 2 in Kontakt mit dem magnetischen Kern 1 3 gelangt, wird das so vorbereitete Anschlusselement 4 auf die Stirnseite des Solar-Moduls 2 aufgesteckt, in dem das Solar-Modul 2 in den weiteren Aufnahmebereich 1 7 geführt wird. Dadurch gelangt der magnetische Kern 1 3 über der Primärspule 9 zur Anordnung. Primärspule 9 und Sekundärspule 1 2 sind somit induktiv gekoppelt.
Je nach Anordnung der Solar-Module 2 können diese in unterschiedlichen Winkeln in das Anschlusselement 4 gesteckt werden (gestrichelte Darstellung in Fig. 1 2).
Mit dieser Ausführung können mindestens zwei Solar-Module 2 gleichzeitig mit einem magnetischen Kern 1 3 und einer Sekundärspule 1 2 aufgenommen werden.
In den Fig. 1 5 bis 1 7 ist ein viertes Ausführungsbeispiel des Anschlusselements gezeigt. Dieses Anschlusselement 4 ist im Querschnitt rund oder eckig gestaltet und weist zwei Kernbereiche 1 6 für die jeweilige Aufnahme eines magnetischen Kerns 1 3 sowie zumindest zwei Aufnahmebereiche 1 7 zur Aufnahme jeweils eines Solar-Moduls 2 auf. Für die Realisierung ist vorgesehen, dass ein Gehäuse 1 8 vorgesehen ist, das die Kernbereiche 1 6 umfasst. Dieses Gehäuse 1 8 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff-Material, beispielsweise Hartgummi. Es ist nicht elektrisch leitend. Der Kernbereich 1 6 ist in dem an sich aus Vollmaterial bestehenden Gehäuse 1 8 als Hohlraum ausgebildet, so dass der Eisenkern 1 4, wie in Fig. 1 6 dargestellt, aufgenommen werden kann. Zudem sind in dem Gehäuse 1 8 die Aufnahmebereiche 1 7 zur Aufnahme der Solar-Module 2 vorgesehen, derart, dass diese den Kernbereich 1 6 schneiden. Weitere Aufnahmebereiche 1 9 sind für die Aufnahme des Sammelleiters 5 vorgesehen. Das Anschlusselement gemäss der vierten Ausführung wird derart ausgebildet, dass in das Gehäuse 1 8 zunächst die magnetischen Kerne 1 3 (Fig. 1 7) eingesetzt wird. Anschliessend wird die Wicklung oder die Wicklungen der Sekundärspule ausgebildet, in dem der Sammelleiter 5 in die weiteren Aufnahmebereiche 1 9 geführt wird und so die Wicklung auf der Sekundärseite des magnetischen Kerns 1 3 und damit die Sekundärspule 1 2 jeweils darstellt. Damit die Primärspule 9 des Solar-Moduls 2 in Kontakt mit dem jeweiligen magnetischen Kern 1 3 gelangt, wird das so vorbereitete Anschlusselement 4 auf die Stirnseite des Solar-Moduls 2 aufgesteckt, in dem das Solar-Modul 2 in den weiteren Aufnahmebereich 1 7 geführt wird. Dadurch gelangt der magnetische Kern 1 3 über der Primärspule 9 zur Anordnung. Primärspule 9 und Sekundärspule 1 2 sind somit induktiv gekoppelt.
Je nach Anordnung der Solar-Module 2 können diese in unterschiedlichen Winkeln in das Anschlusselement 4 gesteckt werden (gestrichelte Darstellung in Fig. 1 2).
Mit dieser Ausführung können mindestens zwei Solar-Module 2 gleichzeitig aufgenommen werden.
Dadurch wird nun ein magnetischer Hochfrequenztransformator mit Primärspule 9 innerhalb des Solar-Moduls 2 und einer Sekundärspule 1 2 gebildet, der über integrierte Halbleiterschalter optoelektronisch oder über Induktion vom äusseren Kopplersystem gesteuert wird.
B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E
1 Solar-Anlage
2 Solar-Modul
3 Befestigungseinrichtung
4 Anschlusselement
5 Sammelleiter
6 Solarzelle
7
8 Leistungselektronik/Wechselrichter
9 Primärspule
10 Randbereich
11 Glaselement
12 Sekundärspule
13 magnetische Kern
14 Grund
15 Luftspalt
16 Kernbereich
17 Aufnahmebereich
18 Gehäuse
19 weiterer Auf nahmebereich

Claims

A N S P R Ü C H E
1 . Solar-Modul für eine Photovoltaik-Anlage, bestehend aus einer Vielzahl von Solarzellen, einer Leistungselektronik sowie mindestens einer
Anschlussvorrichtung zum Übertragen des von den Solarzellen durch Lichteinwirkung erzeugten Stroms, dadurch gekennzeichnet, dass das Solar- Modul (2) vollständig fluiddicht und dampfdicht verschlossen ist und in einem Randbereich ( 1 0) sowohl zumindest einen Teil der Leistungselektronik (8) als auch eine Primärspule (9) zur induktiven Kopplung mit einem
Anschlusselement (4) vorgesehen ist.
2. Solar-Modul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Solar- Modul (2) aus zwei zueinander parallel ausgebildeten Elementen besteht, wobei mindestens eines ein Glaselement ( 1 1 ) ist, und wobei
Leistungselektronik (8) und Primärspule (9) innerhalb der Elemente angeordnet sind.
3. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung des Stroms von dem Solar-Modul (2) in einen
Sammelleiter (5) ein Anschlusselement (4) vorgesehen ist, das einen magnetischen Kern ( 1 3) umfasst, wobei eine Sekundärspule ( 1 2) durch Bildung von wahlweise einer Durchleitung oder mindestens einer Windung des Sammelleiters (5) gebildet ist, die induktiv über den magnetischen Kern ( 1 3) mit der Primärspule (9) koppelbar ist.
4. Solarmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (8) einen Wechselrichter umfasst. Anschlusselement für die induktive Kopplung mit einem Solar-Modul, wobei das Solar-Modul aus einer Vielzahl von Solarzellen, einem Wechselrichter sowie mindestens einer Anschlussvorrichtung zum Übertragen des von den Solarzellen durch Lichteinwirkung erzeugten Stroms und des von dem Wechselrichter umgewandelten Gleichstroms in einen Wechselstrom besteht und der Strom über einen Sammelleiter geleitet wird, dadurch
gekennzeichnet, dass
• das Anschlusselement (4) mindestens ein nicht elektrisch leitendes Gehäuse ( 1 8) umfasst, innerhalb dessen mindestens ein magnetischen Kern ( 1 3) angeordnet ist,
• mindestens eine Sekundärspule ( 1 2) durch Bildung einer oder mehrerer Windungen des Sammelleiters (5) um den magnetischen Kern ( 1 3) umfasst, sowie
• mindestens ein Aufnahmebereich ( 1 7) für die kontaktlose Kopplung einer in dem Solar-Modul (2) angeordneten Primärspule (9) vorgesehen ist.
Anschlusselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das
Anschlusselement (4) im Querschnitt U-Förmig ist und im Grund ( 1 4) des Anschlusselements (4) die Durchleitung oder eine einfache oder mehrfache Ausbildung von Windungen des Sammelleiters (5) erfolgt und der
Aufnahmebereich ( 1 7) zur Aufnahme des Randbereichs eines Solar-Moduls (2) form- und/oder kraftschlüssig erfolgt.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09275644A (ja) * 1996-04-01 1997-10-21 Omron Corp 太陽電池モジュールおよびそれを用いた太陽光発電システム
DE19743379A1 (de) * 1997-09-30 1999-04-01 Juergen Sachau Kontaktlose Photovoltaik Energieauskopplung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09275644A (ja) * 1996-04-01 1997-10-21 Omron Corp 太陽電池モジュールおよびそれを用いた太陽光発電システム
DE19743379A1 (de) * 1997-09-30 1999-04-01 Juergen Sachau Kontaktlose Photovoltaik Energieauskopplung

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