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EP2169331A2

Solar cooling unit

Abstract

Die Erfindung betritt einen Kollektivkollektor (10) zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischem Strom und thermischer Wärme umfassend eine Lichteintrittsscheibe (13), welche in einem Betriebszustand von Sonnenlicht durchstahlt wird und den Kollektivkollektor (10) in einem Betriebszustand wenigstens zu einer sonnenzugewandten Seite hin begrenzt, wenigstens eine in einer ersten Fläche (F1) angeordneten Photovoltaikzelle (11), wenigstens eine in einer zweiten Fläche (F2) angeordneten Lichtabsorberschicht (14), wenigstens eine mit einem Fluid gefüllten Rohrleitung (15); wobei die erste Fläche (F1) in einem Betriebszustand des Kollektivkollektors (10) einer sonnenzugewandten Seite zugewandt ist, die erste und die zweite Fläche (F1 und F2) in vollflächigem Kontakt miteinander angeordnet sind, und die wenigstens eine Photovoltaikzelle (11) einen Durchlass von durch die Lichteintrittsscheibe (13) gestrahltem Sonnenlicht in Einfallsrichtung auf die zweite Fläche (F2) erlaubt, und wobei ferner die zweite Fläche (F2) mit der wenigstens einen Rohrleitung (15) in thermischem Kontakt ist, so dass bei einem absorbtionsbedingten Erwärmen der Lichtabsorberschicht (14) das Fluid in der Rohrleitung (15) einen Wärmeübertrag erfährt.

EP2169331A2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 10

Term

Projected expiry 30 October 2028.

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  5. Projected expiry

18 claims: 4 independent, 14 dependent

  1. 1
    Kollektivkollektor (10) zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischem Strom und thermischer Wärme umfassend:- eine Lichteintrittsscheibe (13), welche in einem Betriebszustand von Sonnenlicht durchstahlt wird und den Kollektivkollektor (10) in einem Betriebszustand wenigstens zu einer sonnenzugewandten Seite hin begrenzt;- wenigstens eine in einer ersten Fläche (F1) angeordneten Photovoltaikzelle (11);- wenigstens eine in einer zweiten Fläche (F2) angeordneten Lichtabsorberschicht (14);- wenigstens eine mit einem Fluid gefüllte Rohrleitung (15);wobei die erste Fläche (F1) in einem Betriebszustand des Kollektivkollektors (10) einer sonnenzugewandten Seite zugewandt ist, die erste und die zweite Fläche (F1 und F2) in vollflächigem Kontakt miteinander angeordnet sind, und die wenigstens eine Photovoltaikzelle (11) einen Durchlass von durch die Lichteintrittsscheibe (13) gestrahltem Sonnenlicht in Einfallsrichtung auf die zweite Fläche (F2) erlaubt, und wobei ferner die zweite Fläche (F2) mit der wenigstens einen Rohrleitung (15) in thermischem Kontakt ist, so dass bei einem absorbtionsbedingten Erwärmen der Lichtabsorberschicht (14) das Fluid in der Rohrleitung (15) einen Wärmeübertrag erfährt.
  2. 2
    Kollektivkollektor zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischem Strom und thermischer Wärme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektivkollektor (10) auf wenigstens einer in einem Betriebszustand sonnenabgewandten Seite, insbesondere auch auf Seiten, welche in einem Betriebszustand die wenigstens eine Photozelle (11) sowie die Lichtabsorptionsschicht (14) seitlich begrenzen, eine oder mehrere Lagen an Isoliermittel (90), vorzugsweise eine oder mehrere Lagen an Mineralwolle, aufweist.
  3. 3
    Kollektivkollektor zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischem Strom und thermischen Wärme nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteintrittsscheibe (13) von einer Glasröhre (16) umfasst wird, in welcher die wenigstens eine Photovoltaikzelle (11), die wenigstens eine Lichtabsorberschicht (14) und die wenigstens eine mit einem Fluid gefüllte Rohrleitung (15) angeordnet sind.
  4. 4
    Kollektivkollektor zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischem Strom und thermischer Wärme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Betriebszustand wenigstens ein vorbestimmter innerer Teilbereich der Glasröhre (16) evakuiert ist.
  5. 5
    Kollektivkollektor zur gleichzeitigen Erzeugen von elektrischem Strom und thermischer Wärme nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Fläche (F1 und F2) in einem Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung der Glasröhre (16) als geschlossene, insbesondere ellipsoidartige Kurven dargestellt sind, wobei der Querschnitt wenigstens einer mit einem Fluid gefüllten Rohrleitung (15) innerhalb der beiden geschlossenen Kurven angeordnet ist.
  6. 6
    Kollektivkollektor zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischem Strom und thermischer Wärme nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektivkollektor (10) weiterhin wenigstens ein Reflexionselement (17), insbesondere wenigstens ein parabolförmiges Reflexionselement (17) aufweist, welches eine Bündelung von auf die wenigstens eine Photovoltaikzelle (11) und/oder wenigstens eine Lichtabsorberschicht (14) auftreffendem Sonnenlicht bewirkt.
  7. 7
    Solar-Kälteeinheit (1), welche wenigstens folgende Komponenten umfasst:- wenigstens ein Solarkollektorsystem (10'), welches zur Erzeugung von elektrischem Strom wenigstens eine Photovoltaikzelle (11) und zur gleichzeitigen Erzeugung von Wärme eine Solarthermievorrichtung (12) aufweist, insbesondere wenigstens einen Kollektivkollektor (10) gemäß einem der vorgehenden Ansprüche vorsieht;- wenigstens eine Kältemaschine (20), die als Adsorptions- und/oder Absorptionskältemaschine ausgeführt ist, und welche über ein Fluidleitungssystem (30) mit der Solarthermievorrichtung (12) in fluidtechnischem Kontakt steht;- eine elektrische Steuereinheit (40) zur elektrischen und/oder zur fluidtechnischen Regelung regelungsbedürftiger Komponenten der Solar-Kälteeinheit (1);wobei die elektrische Energie zum Betrieb der Steuereinheit (40) und der Kältemaschine (20) entweder in direkter oder in indirekter Form durch die wenigstens eine Photovoltaikzelle (11) bereitgestellt wird und die Solar-Kälteeinheit (1) folglich autark von einer externen Stromversorgung ist.
  8. 8
    Solar-Kälteeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Solar-Kälteeinheit (1) wenigstens eine transportable Anordnungsvorrichtung (70), welche insbesondere als Container oder Schiffscontainer ausgeführt ist, zur Anordnung von Komponenten der Solar-Kälteeinheit (1), welche zum Betrieb nicht dem Sonnenlicht ausgesetzt werden müssen, aufweist.
  9. 9
    Solar-Kälteeinheit (1), welche wenigstens folgende Komponenten umfasst:- wenigstens ein Solarkollektorsystem (10'), welches zur Erzeugung von elektrischem Strom wenigstens eine Photovoltaikzelle (11) und zur gleichzeitigen Erzeugung von Wärme eine Solarthermievorrichtung (12) aufweist, insbesondere wenigstens einen Kollektivkollektor (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 vorsieht;- wenigstens eine Kältemaschine (20), die als Adsorptions- und/oder Absorptionskältemaschine ausgeführt ist, und welche über ein Fluidleitungssystem (30) mit der Solarthermievorrichtung (12) in fluidtechnischem Kontakt steht;- eine elektrische Steuereinheit (40) zur elektrischen und/oder zur fluidtechnischen Regelung regelungsbedürftiger Komponenten der Solar-Kälteeinheit (1);wobei die Solar-Kälteeinheit (1) weiter wenigstens eine transportable Anordnungsvorrichtung (70) aufweist, welche als Container oder Schiffscontainer ausgeführt ist, und in welcher die Komponenten der Solar-Kälteeinheit (1), welche zum Betrieb nicht dem Sonnenlicht ausgesetzt werden müssen, angeordnet sind.
  10. 10
    Solar-Kälteeinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Solar-Kälteeinheit (1) weiter eine elektrische Schnittstelle (50) zu einem externen Stromnetz (51) aufweist, um die durch das wenigstens eine Solarkollektorsystem (10') erzeugte und von der Solar-Kälteeinheit (1) nicht benötigte Menge an elektrischer Energie, in das externe Stromnetz (51) einzuspeisen.
  11. 11
    Solar-Kälteeinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Solar-Kälteeinheit (1) eine Speichereinrichtung (60) als weitere Komponente aufweist, um die durch das wenigstens eine Solarkollektorsystem (10') erzeugte und von der Solar-Kälteeinheit (1) nicht benötigte Menge an elektrischer Energie, in elektrischer oder chemischer Form zu speichern, so dass sie zu einem späteren Zeitpunkt in elektrischer Form wieder der Solar-Kälteeinheit (1) zur Verfügung gestellte werden kann.
  12. 12
    Solar-Kälteeinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (60) wenigstens ein Batterieelement umfasst.
  13. 13
    Solar-Kälteeinheit nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (60) eine Aufspaltungseinrichtung (61) zur Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff, sowie wenigstens ein Vorratsbehältnis (62) zur Bevorratung von Wasserstoff und eine Brennstoffzelle (63) zur Stromerzeugung mit Hilfe des in dem Vorratsbehältnis (62) bevorrateten Wasserstoffs umfasst.
  14. 14
    Solar-Kälteeinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemaschine (20) so ausgeführt ist, dass sie ein in dem wenigstens einen Solarkollektorsystem (10') auf eine erste Temperatur (T1) erwärmtes Fluid über das Fluidleitungssystem (30) als Eingangsfluid zum Betrieb aufnimmt, und als Ausgangsfluid das Fluid oder ein anderes Fluid mit einer zweiten im Vergleich zur ersten Temperatur (T1) niedrigeren Temperatur (T2) ausgibt, wobei insbesondere die erste Temperatur (T1) zwischen 50 °C und 150 °C, und insbesondere zwischen 70 °C und 95 °C liegt, und die zweite Temperatur (T2) zwischen 20 °C und 50 °C, insbesondere zwischen 40 °C und 45 °C liegt.
  15. 15
    Solar-Kälteeinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Solar-Kälteeinheit (1) weiterhin eine Hochtemperatur-Wärmepumpe (82) oder eine Adsorptions-/Absorptions-Wärmepumpe (83) aufweist, die von der Kältemaschine (20) abgegebene Wärme als Wärmetransfer (103) zum Betrieb aufnimmt und wenigstens teilweise mit durch das wenigstens eine Solarkollektorsystem (10') bereitgestellter elektrischer Energie oder mit externer Energie versorgt wird, um eine Wärmeabgabe (101) bereitzustellen, welche einen größeren Wärmeinhalt aufweist als der abgegebene Wärmetransfer (103) der Kältemaschine (20).
  16. 16
    Solar-Kälteeinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Solar-Kälteeinheit (1) weiterhin eine Kompressionskältemaschine (80) aufweist, die insbesondere zum Betrieb mittels der durch das wenigstens eine Solarkollektorsystem (10') in direkter oder in indirekter Form bereitgestellten Energie vorgesehen ist.
  17. 17
    Solar-Kälteeinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Steuereinheit (40) über wenigstens eine Schnittstelle (41) über ein externes Netzwerk (42), insbesondere über das Internet, bedient werden kann.
  18. 18
    Verfahren zur gleichzeitigen Bereitstellung von Wärme, Kälte und Strom mittels einer Solar-Kälteeinheit, insbesondere mittels einer Solar-Kälteeinheit (1) gemäß den Ansprüchen 7 bis 17, welches folgende Schritte umfasst:- gleichzeitiges Erzeugen von Wärme und Strom mittels wenigstens eines Solarkollektorsystems (10'), welches zur Erzeugung von elektrischem Strom wenigstens eine Photovoltaikzelle (11) vorsieht und welches zur Erzeugung von Wärme eine Solarthermievorrichtung (12) vorsieht, insbesondere mittels wenigstens eines Kollektivkollektors (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6;- Erzeugen von Kälte mittels einer Kältemaschine (20), die als Adsorptions-und/oder Absorptionskältemaschine ausgeführt ist, und welche über ein Fluidleitungssystem (30) mit der Solarthermievorrichtung (12) des Solarkollektorsystems (10') in fluidtechnischem Kontakt steht;wobei die elektrische Energie zum Betrieb der Kältemaschine (20) entweder in direkter oder in indirekter Form durch die wenigstens eine Photovoltaikzelle (11) des wenigstens einen Solarkollektorsystems (10') bereitgestellt wird und die Solar-Kälteeinheit (1) folglich autark von einer externen Stromversorgung ist.
Independent claims18