DE20012131U1

DE20012131U1 - Solar generator

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Publication number: DE20012131U1
Application number: DE20012131U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2001-02-22
Anticipated expiration: 2010-07-14

Description

Dipl.-Ing. Werner Pätz Westend 16, 86928 HofstettenDipl.-Ing. Werner Pätz Westend 16, 86928 Hofstetten

GebrauchsmusteranmeldungUtility model application

BeschreibungDescription

Die Erfindung bezieht sich auf einen Solargenerator zur Erzeugung von elektrischer Energie, der im Randbereich zumindest teilweise von einem Kunststoffrahmen umgeben ist, mit einem speziell für diesen Generator ausgelegten Wechselrichter.The invention relates to a solar generator for generating electrical energy, which is at least partially surrounded by a plastic frame in the edge area, with an inverter specially designed for this generator.

Solargeneratöcen, die in unterschiedlicher Bauart hergestellt werden, wie z.B. als Glas-Glas, Glas-Blech, Glas-Folie, Folie-Folie, Folie-Blech -Verbünde erzeugen bei Lichteinstrahlung Gleichstrom, der an den Anschlusskabeln abgegriffen und weitergeleitet werden kann. Für eine Reihe von Anwendungen wird allerdings Wechselstrom benötigt wie z.B. auch zur Einleitung in ein Wechselstromnetz, wie es in der überwiegenden Anzahl aller Haushalte und im öffentlichen Stromnetz zur Verfügung steht.Solar generators, which are manufactured in different designs, such as glass-glass, glass-sheet, glass-foil, foil-foil, foil-sheet composites, generate direct current when exposed to light, which can be tapped and passed on via the connecting cables. However, alternating current is required for a number of applications, such as for feeding into an alternating current network, which is available in the majority of households and in the public power grid.

Bei einem großen Teil der installierten Photovoltaikanlagen wird dem zusammengeschalteten Gleichstrom der Summe der Solargeneratoren ein zentraler Wechselrichter nachgeschaltet, der den zur Verfügung stehenden Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, der ins Netz eingespeist oder in einem solchen Netz verwendet werden kann. Bei der Auslegung einer solchen Anlage ist der Wechselrichter optimal an das Leistungsangebot der Gasamtanlage angepasst.In a large proportion of installed photovoltaic systems, a central inverter is connected downstream of the interconnected direct current of the sum of the solar generators, which converts the available direct current into alternating current that can be fed into the grid or used in such a grid. When designing such a system, the inverter is optimally adapted to the power output of the entire gas system.

Bei Veränderung der Solaranlage, z.B. Erweiterung, ist in den meisten Fällen ein neuer Wechselrichter nötig. Bei der Installation der Solargeneratoren einer solchen Anlage besteht die Gefahr, dass bei einem Kurzschluss vor dem Wechselrichter ein Lichtbogen entsteht, der nicht verlöschen kann, da die Generatoren durch die Lichteinstrahlung fortlaufend Strom produzieren.If the solar system is changed, e.g. extended, a new inverter is required in most cases. When installing the solar generators of such a system, there is a risk that a short circuit in front of the inverter could cause an arc that cannot be extinguished because the generators continuously produce electricity due to the light radiation.

Weiterhin gibt es Wechselrichter, die auf das Leistungsangebot von einzelnen Generatoren ausgelegt sind. Diese, auf ein einzelnes Solarmodul bezogenen Wechselrichter sind in einem extra Gehäuse gekapselt, das mit Anschlussklemmen versehen ist, an dem die Kabel vom Solargenerator als Eingang und die, die zumThere are also inverters that are designed for the power output of individual generators. These inverters, which are designed for a single solar module, are encapsulated in a separate housing that is provided with connection terminals to which the cables from the solar generator as input and those that go to the

Wechselstromnetz führen, als Ausgang angeschlossen werden können. Diese Wechselrichtergehäuse müssen auf den Modulen oder in ihrer unmittelbaren Nähe befestigt werden. Der Installations- und Befestigungsaufwand ist hoch.AC network, can be connected as an output. These inverter housings must be attached to the modules or in their immediate vicinity. The installation and fastening effort is high.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Solargenerator zu schaffen, der bei einfachem Aufbau leicht in eine modulare, leicht veränderbare Photovoltaik-Anlage integrierbar ist.In view of this state of the art, the object of the invention is to create a solar generator which, despite its simple construction, can be easily integrated into a modular, easily modifiable photovoltaic system.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Schutzanpruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Die Lösung sieht vor, daß sich an jedem einzelnen Solargenerator sich bereits ein an diesen angeschlossener und für diesen ausgelegter Wechselrichter befindet. Der einzelne Solargenerator wird somit zu einem an ein Wechselstromnetz anschließbaren Erzeugnis, das mit geringem Aufwand hergestellt und mit handelsüblichen Steckkontakten an ein Wechselstromnetz angeschlossen werden kann. Eine aus derartigen Generatoren bestehende Solaranlage kann durch die Ergänzung mit Generatoren gleicher Bauart erweitert werden, ohne dass eine Systemanpassung nötig ist.The solution is that each individual solar generator already has an inverter connected to it and designed for it. The individual solar generator thus becomes a product that can be connected to an alternating current network, which can be manufactured with little effort and connected to an alternating current network using standard plug contacts. A solar system consisting of such generators can be expanded by adding generators of the same design without the need for any system adaptation.

Den Kern der Erfindung bildet die Formung eines Kunststoffrahmens um den Außenrand eines Solargenerators herum in der Art, dass in den Kunststoffrahmen neben Befestigungsmöglichkeiten wie Haltelaschen oder Gewinde-Inserts, auch ein Hohlraum mit angeformt wird, in den die Bauteile des auf den Generator abgestimmten Wechselrichters eingesetzt werden können. Die Formung eines solchen Kunststoffrahmens kann beispielsweise in einem Werkzeug erfolgen, in dem in eine Kavität der entsprechende Kunststoff, bevorzugt schäumbares Polyurethan eingespritzt wird.The core of the invention is the formation of a plastic frame around the outer edge of a solar generator in such a way that, in addition to fastening options such as retaining tabs or threaded inserts, a cavity is also formed in the plastic frame into which the components of the inverter matched to the generator can be inserted. The formation of such a plastic frame can be carried out, for example, in a tool in which the corresponding plastic, preferably foamable polyurethane, is injected into a cavity.

Die Verkabelung vom Solarverbund zum Wechselrichter ist ebenfalls in den Kunststoff eingebettet. Nach der Montage der elektrischen Bauteile wird der Hohlraum mit einem Deckel so verschlossen, dass keine Feuchtigkeit oder Verschmutzung eindringen kann. Zu Reparaturzwecken kann der Deckel geöffnet werden.The wiring from the solar panel to the inverter is also embedded in the plastic. After the electrical components have been installed, the cavity is closed with a lid so that no moisture or dirt can penetrate. The lid can be opened for repair purposes.

Vorteilhafterweise können an dem Kunststoffrahmen Gegenstücke für Steckkontakte angeformt sein, mit denen durch handelsübliche Stecker die Verbindung mit dem Stromnetz erfolgen kann. Das kann einesteils die Einleitung vom Generator ins Netz, als auch zusätzlich ein Eingang von anderen Generatoren sein, um eine Verschaltung als Kette zu ermöglichen und auch hier den Verkabelungsaufwand zu minimieren.Advantageously, counterparts for plug contacts can be molded onto the plastic frame, with which the connection to the power grid can be made using standard plugs. This can be the input from the generator into the grid, but also an input from other generators in order to enable connection as a chain and also to minimize the amount of cabling required.

In einer weiteren Ausbildung können die elektrischen Bauteile zusammen mit der Verkabelung bereits in das Schäumwerkzeug eingelegt und in den Kunststoffrahmen so eingelagert werden, dass nur die Anschlussstecker aus dem Kunststoff herausragen, die Bauteile aber voll von dem Kunststoff ummantelt und geschützt sind.In a further development, the electrical components can be placed in the foaming tool together with the wiring and stored in the plastic frame in such a way that only the connection plugs protrude from the plastic, but the components are completely encased and protected by the plastic.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:An embodiment of the invention is described below with reference to the drawings. It shows:

FIG. 1 einen fertigen Solargenerator in einer perspektivischen Ansicht von oben,FIG. 1 a finished solar generator in a perspective view from above,

FIG. 2 eine perspektivische Ansicht eines noch unfertigen Solargenerators von unten mit dem Kunststoffrahmen und dem Gehäuse für einen Wechselrichter, undFIG. 2 is a perspective view of an unfinished solar generator from below with the plastic frame and the housing for an inverter, and

FIG. 3 einen Querschnitt gemäß der Linie A-A in FIG. 2 durch das Gehäuse mit dem Wechselrichter und einem Deckel.FIG. 3 shows a cross section along the line A-A in FIG. 2 through the housing with the inverter and a cover.

Der in Fig. 1 dargestellte Solargenerator 1 besteht aus mehreren, elektrisch in Reihe geschalteten Solarzellen 2, die in einem Kunststoffrahmen 3 angeordnet sind. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, werden die Solarzellen 2 nach außen von einer Scheibe 12 und nach innen von einer Scheibe 13 abgedeckt.The solar generator 1 shown in Fig. 1 consists of several solar cells 2 which are electrically connected in series and arranged in a plastic frame 3. As can be seen from Fig. 3, the solar cells 2 are covered on the outside by a disk 12 and on the inside by a disk 13.

Beide Scheiben 12 bzw. 13 mit den dazwischen eingeschlossenen Solarzellen 2 sind an ihrem Außenrand dicht vom Kunststoffrahmen 3 umgeben. Der Kunststoffrahmen 3 wird vorzugsweise aus Polyurethan durch Schäumen, Spritzen oder Gießen inBoth panes 12 and 13 with the solar cells 2 enclosed between them are tightly surrounded at their outer edge by the plastic frame 3. The plastic frame 3 is preferably made of polyurethane by foaming, spraying or casting in

einer Form hergestellt. Dabei wird der Verbund aus den Scheiben 12 bzw. 13 und den Solarzellen 2 vor dem Schäumen, Spritzen oder Gießen in die Form eingelegt.a mold. The composite of the panes 12 or 13 and the solar cells 2 is placed in the mold before foaming, injection molding or casting.

Am Kunststoffrahmen 3 ist einen wannenförmiges Gehäuse 4 als integraler Bestandteil mit angeformt, welches Seitenwände 5 und einen Boden 6 aufweist. Am Boden 6 sind mehrere, sich vertikal nach oben erschreckende Dome 10 angeformt, die sich bis etwa zur Hälfte der Höhe der Seitenwände 5 erstrecken. Die Dome 10 dienen zur Lagerung und Befestigung eines Wechselrichters 11, der in Form einer Platine mit elektronischen Bauteilen auf die Dome 10 aufgesetzt und an diesen beispielsweise durch Schrauben befestigt wird.A tub-shaped housing 4 is molded onto the plastic frame 3 as an integral component, which housing has side walls 5 and a base 6. Several domes 10 are molded onto the base 6, which extend vertically upwards and extend to about half the height of the side walls 5. The domes 10 are used to store and attach an inverter 11, which is placed onto the domes 10 in the form of a circuit board with electronic components and is attached to them, for example, by screws.

Der Wechselrichter 11 wird elektrisch mit den Solarzellen 2 verbunden, wobei die Kabel bzw. die leitenden Adern für die Kontaktierung vorzugsweise bei der Herstellung des Kunststoffrahmens 3 mit in den Kunststoff integriert werden. Das gleiche gilt für Kabel 15 bzw. 16, welche die Stirnseiten des Gehäuses 4 durchdringen und den Wechselrichter 11 mit dort vorgesehenen Kontakten einer Steckdose 14 bzw. eines Steckers 15 verbinden. Die Steckdose 14 bzw. der Stecker 15 dienen zur Verbindung des Solargenerators 1 mit weiteren, benachbarten Solargeneratoren zu einer modular aufgebauten Gesamtanlage oder zur Einbindung des Solargenerators 1 in ein Wechselstromnetz bzw. zur unmittelbaren Verbindung mit einem Wechselstrom-Verbraucher.The inverter 11 is electrically connected to the solar cells 2, whereby the cables or the conductive wires for the contact are preferably integrated into the plastic during the manufacture of the plastic frame 3. The same applies to cables 15 and 16, which penetrate the front sides of the housing 4 and connect the inverter 11 to the contacts of a socket 14 or a plug 15 provided there. The socket 14 or the plug 15 are used to connect the solar generator 1 to other, neighboring solar generators to form a modular overall system or to integrate the solar generator 1 into an alternating current network or to connect it directly to an alternating current consumer.

Zur Befestigung des Solargenerators 1 sind vorteilhaft am Kunststoffrahmen 3 Haltelaschen 17 mit angeformt, an denen Durchbrüche vorgesehen sind, in welche optional Gewinde-Inserts als Einlegeteile integriert sein können.To fasten the solar generator 1, retaining tabs 17 are advantageously formed on the plastic frame 3, on which openings are provided, into which threaded inserts can optionally be integrated as inserts.

In die oberen Ränder der Seitenwände 5 ist umlaufend eine Nut 9 eingearbeitet, in welche ein Dichtrand 8 eines Deckels 7 beim Aufsetzen des Deckels eingreift. Mittels des Deckels 7 ist das Gehäuse 4, gegebenenfalls unter Zwischenlage einer Dichtung, dicht verschließbar, so daß der Wechselrichter 11 auch bei extremen Witterungsbedingungen geschützt am Solargenerator 1 angeordnet ist.A groove 9 is machined all the way around the upper edges of the side walls 5, into which a sealing edge 8 of a cover 7 engages when the cover is put on. The housing 4 can be tightly closed by means of the cover 7, if necessary with an intermediate seal, so that the inverter 11 is protected on the solar generator 1 even in extreme weather conditions.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1 Solargenerator1 solar generator

2 Solarzellen2 solar cells

3 Kunststoffrahmen3 plastic frames

44 GehäuseHousing 55 Seitenwändeside walls 66 BodenFloor 77 DeckelLid 88th DichtrandSealing edge

9 Nut9 Groove

10 Dom10 Cathedral

11 Wechselrichter11 Inverter

12 (äußere) Scheibe12 (outer) disc

13 (innere) Scheibe13 (inner) disc

14 Steckdose14 Socket

15 Stecker15 plugs

16 Kabel16 cables

17 Haltelaschen17 retaining tabs

Claims

1. Solar generator ( 1 ) for generating electrical energy, which is at least partially surrounded in the edge region by a plastic frame ( 3 ), with an inverter ( 11 ) specially designed for this solar generator ( 1 ), characterized in that the inverter ( 11 ) is integrated in a housing ( 4 ) formed in one piece with the plastic frame ( 3 ).

2. Solar generator according to claim 1, characterized in that an electrically conductive connection between the solar generator ( 1 ) and the inverter ( 11 ) is also embedded in the plastic frame ( 3 ).

3. Solar generator according to claim 1 and 2, characterized in that fastening options such as retaining tabs ( 17 ) or threaded inserts are included on the plastic frame ( 3 ).

4. Solar generator according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the housing ( 4 ) for the inverter ( 11 ) integrated in the plastic frame ( 3 ) can be closed with a cover ( 7 ).

5. Solar generator according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the inverter ( 11 ) is cast, injected or foamed into the plastic during the molding process of the plastic frame ( 3 ).

6. Solar generator according to claims 1 to 5, characterized in that plug contacts ( 14 , 15 ) are included on the plastic frame ( 3 ) or on the side walls ( 5 ) of the housing ( 4 ), which enable the interconnection of several solar generators ( 1 ) with each other and the integration into an alternating current network.

7. Solar generator according to claim 1 to 6, characterized in that a short-circuit protection device is incorporated in the inverter.