systembeschreibung

Das nachfolgend noch einmal in zusammengefasster Form vorgestellte System umfasst 8 Besonderheiten:

1. Die Sonnenenergie wird senkrecht, unabhängig von der Tageszeit, absorbiert und verbessert dadurch den Energieertrag von 30 % bis 60 %. Etwa 50 % der bisher nicht nutzbaren und damit ungenutzten Dachflächen, z. B. mit nördlicher Dachneigung, können durch die, sich zum Stand der Sonne hindrehenden PV-Lamellen und die fokussierende Linsentechnik, einen überdurchschnittlich hohen Energieertrag erzeugen. 

Die systembedingte, synchrone Drehbewegung mit der Sonne von 1 cm in 1 Stunde verursacht nur einen sehr geringen Abrieb und verringert den Gewährleistungszeitraum nicht.

2. Bei der Solarhybrid-Ausführung kann die Solarfläche vergrößert werden, um den Wärmebedarf ohne Zusatzheizung mit z. B. fossilen Brennstoffen zu ermöglichen. Eine Überhitzung bei abgeschaltetem Heizbetrieb ist nicht möglich, weil die über Zahnräder drehbaren Rohre und deren innere, mit drehende PV-Fläche, die Solarflüssigkeit abschatten können. Mit dem PV-Strom wird bei Bedarf, über einen elektrischen Heizstab im Sammelrohr, zwischen den Paneelen, die solare Vorlauftemperatur erhöht. Kurze Sonnenaufhellungen werden dadurch zusätzlich zur Wärmegewinnung genutzt. Durch die Möglichkeit, mit 95°C heißer Solarflüssigkeit die Energiedichte im Wasserspeicher zu verfünffachen, steht auch an sonnenarmen, kalten Tagen immer ausreichend Wärme zur Verfügung. Ein zwingender Austausch älterer Heizkörper wird dadurch vermieden.

3. Durch die sehr leichte Bauart, in Verbindung mit der dosierbaren Lichtdurchlässigkeit der glasklaren Rohre, wird ein besonders effektiver Einsatz bei Gewächshäusern möglich (Bisherige Solarthermie-Module wiegen zwischen 60 und 80 kg und sind lichtundurchlässig). Der pflanzenspezifische Lichtbedarf kann leicht eingestellt werden und begünstigt so das Pflanzenwachstum. Mit der Solarflüssigkeit wird der ganzjährige Wärmebedarf und mit dem PV-Strom, in Verbindung mit zusätzlicher, künstlicher LED-Beleuchtung, der jeweilige Lichtbedarf abgedeckt.

4. Eine weitere, vereinfachte Solarlösung ermöglicht eine positive Einflussnahme auf die weltweite, durch Klimawandel verursachte, Nahrungsmittelknappheit. Durch den preiswerten elektrischen PV-Strom können Wasserpumpen betrieben, Pflanzen bewässert und zusätzlich eine industrielle Infrastruktur geschaffen werden. Durch überdachte Freiflächen mit dosierbarer Lichtdurchlässigkeit werden wertvolle Bereiche mit gutem Pflanzenwachstum geschaffen.  

5. Das Erscheinungsbild beim Röhrensystem mit nur einem Rohr (PV-Strom) oder mit 3 Rohren (PV-Strom mit Solarwärme) ist fast gleich. Beide Varianten lassen sich leicht und zu einem ästhetischen Gesamtbild verbinden. Sinnvoll ist es, bei einem erhöhten Wärmebedarf in der Heizperiode, das 3-Röhren-System auf die nach Süden ausgerichteten Dachflächen zu montieren (Gilt auch für Gewächshäuser). Dafür reichen bei z. B. einem 3-Personen-Haushalt, je nach Hausgröße, 20 bis 30 qm aus (Bei Gewächshäusern sollten 20 % bis 30 % der nach Süden ausgerichteten Dachfläche ausgerüstet werden). Alle anderen Dachflächen sollten, wegen des zu erwartenden, allgemein erhöhten Strombedarfs durch z. B. die E-Mobilität, mit dem einfachen, besonders kostengünstigen Röhrensystem mit nur einem Rohr ausgestattet werden. 

6. Um auch mit älteren, schon vorhandenen Solarthermie-Anlagen PV-Strom erzeugen zu können und die herkömmliche, problematische Überhitzung zu vermeiden, sollte unser patentierter, drehbarer PV-Lamellen-Aufsatz montiert werden. Unabhängig von der Tageszeit wird das Sonnenlicht absorbiert oder bei Bedarf mit dem rückseitigen Reflektor von morgens bis abends gezielt auf die Solarflüssigkeit gelenkt. Besonders in der Heizperiode wird dadurch die Wärmeproduktion erheblich verbessert. Mit dem PV-Strom kann, über einen elektrischen Durchlauferhitzer, zusätzlich Wärme bereitgestellt werden. Die Stromübertragung zum Wechselrichter kann über die Zu- und Ablaufrohre (leicht modifiziert) erfolgen, wodurch teure Stromleitungs-Installationskosten vermieden werden. Um auch in waldnahen Gebieten eine Beeinträchtigung der drehbaren Lamellen durchfallendes Laub und Zweige auszuschließen, sollten die Lamellen zusätzlich mit einer glasklaren Wanne (nicht gezeichnet) abgedeckt werden. Die Wanne hat eine, der Lamellenbewegung angepasste, schützende Form und ist mit dem Linsensystem strukturiert.  

7. In Kombination mit einer Wärmepumpe ist der Verdampfer großflächig und flach mit den darüberliegenden PV-Lamellen bestückt. Die Kühlflüssigkeit wird durch metallische Rohre gepumpt und über einen Ventilator mit der Umgebungsluft aufgeheizt. Bei sehr kalter Umgebungsluft wird über einen Heizlüfter, der mit PV-Strom betrieben wird, der Verdampfer aufgeheizt. Die drehbaren Lamellen befinden sich dann in waagerechter, geschlossener Position. 

Wenn im Sommer von Heizbetrieb auf Kühlbetrieb umgeschaltet werden soll, wird über elektrische Umschaltventile die Wirkungsweise so verändert, dass der Verdampfer zum Verflüssiger bzw. der Verflüssiger zum Verdampfer wird.

8. Eine weitere Besonderheit unserer Erfindung ist ein ergänzendes, lichtlenkendes Linsensystem, dessen geometrische Form (nicht gezeichnet) im Sub-Bereich der eingestrahlten Photonen-Wellenlänge des sichtbaren Sonnenspektrums liegt. Die Lichtlenkung erfolgt als schmales Band in axialer Richtung, unabhängig von dem Lichteinfallswinkel. Die Lichtbrechungsverluste sind sehr gering und können dadurch messtechnisch nicht erfasst werden. Die Reflexionsverluste sind fast unabhängig vom Einfallswinkel, wodurch die Transmissionsverluste deutlich unterhalb von 10 % liegen. Die molekularen Bindungskräfte zwischen dem Regenwasser und dem erhabenen Linsensystem sind sehr gering. Dadurch ist die Oberfläche selbst reinigend (Lotuseffekt). Ältere, bestehende Solarflächen können mit der oben beschriebenen Struktur, die auf eine Folie aufgebracht ist, versehen und nachgerüstet werden. Der jährliche Energieertrag kann, je nach Standort und Ausrichtung, um bis zu 30 % verbessert werden.

Unsere Vision ist es, mit dem o. g. Linsensystem zukünftig auch Autokarosserien auszustatten und damit die Batterien direkt mit Sonnenenergie aufzuladen. Durch den oben beschriebenen Lotuseffekt bleibt die Karosserie des Autos zudem sauber.