Unter Photovoltaik mit Durchblick verstehen wir ein Photovoltaik-Element, mit einer Transparenz/Transluzenz von mehr als 50 % , ohne dass diese Transparenz zu einem wesentlichen Leistungsverlust dieses Photovoltaik-Elements führt.
Das System besteht aus einer transparenten Röhre, in der ein photovoltaischer Konzentrator, bestehend aus einem sphärischen Spiegel und einem Absorberhalter mit Absorber. Die Röhrenendstücke, in denen sich die Steckkontakte befinden, dienen gleichzeitig auch zum Ausrichten des photovoltaischen Konzentrators, in der transparenten Röhre zum einfallenden Sonnenlicht.
Wie in dem Konzept noch näher ausgeführt werden wird, ist dieses System für eine große Variation des Einfallswinkels der Sonnenstrahlen nachführungsfrei.
Die Wirkungsweise des sphärischen Spiegels
Konzept
Abb. 1, Bildquelle www.wikipedia.de
Abb. 2, Bildquelle www.wikipedia.de
“Die an einem sphärischen Hohlspiegel reflektierten Strahlen bilden im Bereich zwischen Oberfläche des Hohlspiegels und dem Brennpunkt eine gekrümmte Katakaustik.“
Abb.1 zeigt die Ausbildung der Katakaustik (Kaustik; beide Begriffe werden in der Literatur verwendet) in einem innen verspiegelten Ring. Deutlich ist der erhellte Bereich, der erhöhten Lichtintensität (Lichtkonzentration) zu erkennen.
Die Abb. 2 zeigt den geometrischen Strahlengang, der dann nach Reflexion am sphärischen Spiegel zur Ausbildung der Kaustik zwischen Brennpunkt F und der Spiegeloberfläche führt.
Was ist die hervorstechendste Eigenschaft der Kaustik eines sphärischen Spiegels und wie wurde sie für den Aufbau der Konzentratoren für das System genutzt?
Andere nicht sphärische Konzentratoren wie z.B. Parabolspiegel, Linsen, haben einen geometrisch fest definierten Brennpunkt. Nur senkrecht einfallendes Licht wird in dem Brennpunkt reflektiert bzw. konzentriert, fällt das Licht schräg ein, müssen die Konzentratoren mit Tracking-Systemen nachgeführt werden. Hier liegt der Unterschied zum sphärischen Konzentrator.
Bei ihm ist der Brennpunkt und die Ausbildung der Lichtkonzentration (Kaustik) sowohl von der Geometrie als auch von der Lage des einfallenden Lichtes bestimmt.
Der Abb. 1 kann man entnehmen, dass sich die Kaustik an jeder Stelle des Ringes, abhängig von der Richtung des einfallenden Lichtes, ausbilden kann. Es liegt somit ein “wandernder“ Brennpunkt vor, der die Funktionalität auch bei schräg einfallendem Licht, wie es sich bei der Sonnenwanderung automatisch ergibt, sicherstellt.
Herausragende Merkmale
Modularer Aufbau des Systems und damit auch für kleinere Flächen geeignet.
Windresistenz durch Luftspalten zwischen den Röhren.
Einfach im Aufbau und versetzbar durch Schraubfundamente.
Das Gesamtsystem und auch die Einzelelemente sind durch umfangreiche Schutzrechte abgesichert.
