Trocknungsvorrichtung und Trocknungsverfahren für

Solarmodule

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Ver- fahren zum Trocknen des Inneren von Solarmodulen. Die Vorrichtung und das Verfahren sind besonders für Kon- zentrator-Photovoltaik (CPV) -Module geeignet.

In Konzentrator-Photovoltaik-Modulen wird normaler- weise von der Sonne eingestrahltes Licht durch Linsen auf Solarzellen mit relativ kleiner Fläche gebündelt. Hierbei sind die Solarzellen auf der Bodenplatte eines Moduls angeordnet und verschaltet, während die Linsen auf einer Linsenplatte angeordnet sind, die sich parallel zur Bodenplatte erstreckt. Jeder Solarzelle ist eine Linse zugeordnet, welche auf sie einfallendes Licht auf die entsprechende Solarzelle konzentriert. Entscheidend ist hierbei, dass der Abstand zwischen Linsen- und Bodenplatte möglichst genau ein- gehalten wird, da durch eine Defokussierung der Wir-

kungsgrad des Solarzellenmoduls herabgesetzt würde.

Grundsätzlich wäre es wünschenswert, Solarmodule möglichst luftdicht verschlossen zu halten, um eine Schädigung der Solarzellen und elektrischen Bauteile im Modul durch Umwelteinflüsse zu verhindern. Es ist jedoch so, dass das Solarzellenmodul bei Sonnenbestrahlung eine sehr viel höhere Temperatur hat als dies ohne Sonneneinstrahlung der Fall wäre. Dies führt dazu, dass der Innendruck des Solarmoduls mit der temperaturabhängigen Ausdehnung der in ihm enthaltenen Luft stark variiert, was bei einem abgeschlossenen Modul zu einer Wölbung der Linsenplatte führen würde. Eine solche Wölbung würde die Fokussie- rung und damit den Wirkungsgrad des Moduls beeinträchtigen. Um eine solche Beeinträchtigung zu vermeiden, wird ein Gasaustausch zwischen dem Inneren des Moduls und der Umgebung zugelassen, so dass bei Expansion des Gases durch Temperaturerhöhung dieses aus dem Modul entweichen kann. Andererseits kann bei

Abkühlung Gas in das Modul hineinströmen.

Es ergibt sich hierbei das Problem, dass die im Solarmodul angeordneten Solarzellen und elektrischen Bauteile durch mit einströmender Luft eingebrachte

Luftfeuchtigkeit und Schadstoffe auf Dauer geschädigt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit welchen Schadstoffe und Feuchtigkeit aus einem Solarmodul entfernt und das Solarmodul getrocknet werden können .

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 13. Vor-

teilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch die jeweiligen abhängigen Ansprüche gegeben. Anspruch 10 beschreibt ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattetes Solarmodul .

Die Erfindung basiert auf der Idee, das Solarmodul regelmäßig, beispielsweise jeweils nach Sonnenuntergang, mit getrockneter und/oder gefilterter Luft zu spülen. Durch die Spülung mit trockener Luft wird das Niveau der relativen Luftfeuchtigkeit im Modul niedrig gehalten. Hierdurch wird die Lebenszeit der im Modul angeordneten elektrischen Bauteile, wie beispielsweise Solarzellen, Dioden und Verbindungsdräh- ten, deutlich verlängert, so dass sich auch die Nutzungsdauer des Solarmoduls deutlich verlängert. Hierdurch sinken die Kosten pro erzeugter Energieeinheit und die Garantiedauern können verlängert werden.

Erfindungsgemäß kann eine solche Spülung eines Solarmoduls mit trockener Luft durch die erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung bewirkt werden. Diese erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung weist einen Adsor- ber auf, mit welchem Gas, vorzugsweise Luft, welches diesen Adsorber durchströmt, trockenbar ist. Zum Spülen eines Moduls mit getrockneter Luft wird also Luft durch den Adsorber hindurch in das Modul geleitet. Das Modul ist an die erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung über einen Anschluss angekoppelt.

Um eine dauerhafte Funktionstüchtigkeit der Trocknungsvorrichtung zu gewährleisten, ist es notwendig, dass der Adsorber regelmäßig regeneriert und/oder getrocknet wird. Erfindungsgemäß weist daher die Trock- nungsvorrichtung ein Heizelement auf, mit welchem

Gas, das das Heizelement durchströmt, erwärmbar ist.

Derart erwärmtes Gas wie z.B. Luft wird anschließend durch den Adsorber geleitet, der hierdurch regeneriert bzw. getrocknet wird. Um die erwärmte Luft zum Regenerieren des Adsorbers nicht in das Solarmodul leiten zu müssen, ist es bevorzugt, wenn die Trocknungsvorrichtung eine Abzweigung mit einer Auslass- öffnung aufweist, die zwischen dem Adsorber und dem Anschluss zum Anschließen eines Solarmoduls abzweigt und nach außen mündet. In einer solchen Abzweigung ist dann vorzugsweise ein Ventil angeordnet, welches geöffnet wird, wenn der Adsorber zur Regeneration von erwärmter Luft durchströmt wird, und welches geschlossen wird, wenn der Adsorber von nicht erwärmter Luft durchströmt wird, mit welcher das Solarmodul ge- spült werden soll. Vorzugsweise ist zwischen der Abzweigung und dem Anschluss für ein Solarmodul ein weiteres Ventil angeordnet, welches geschlossen wird, wenn erwärmte Luft zur Regeneration durch den Adsorber strömt und welches geöffnet wird, wenn kalte, vom Adsorber getrocknete Luft in das Solarmodul geleitet werden soll. Hinter der Auslassöffnung kann ein weiterer Filter angeordnet sein.

Das Heizelement kann erfindungsgemäß unter anderem ein Solarthermischer Kollektor, eine Vakuumkollektorröhre und/oder eine elektrische Heizung sein. Darüber hinaus ist es außerdem auch möglich, direkt am oder im Adsorber zumindest eine weitere Heizvorrichtung anzuordnen, welche beim Regenerieren den Adsorber selbst erwärmt. Auch hier kann die Heizung durch Sonnenenergie oder durch elektrische Energie erfolgen.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Trocknungsvorrichtung eine Bypass -Leitung aufweist, mit welcher durch einen Gaseinlass in die Trocknungsvorrichtung einströmende Luft am Heizelement vorbei in den Adsor-

ber geleitet werden kann. Dies ist besonders dann sinnvoll, wenn das Heizelement mit Sonnenenergie arbeitet oder nicht ohne weiteres abkühlbar ist.

Vorzugsweise ist in der Bypass -Leitung ein Ventil angeordnet, mit welchem der Luftstrom durch die Bypass - Leitung regelbar ist. Darüber hinaus kann ein Ventil zwischen der Abzweigung der Bypass -Leitung und der Einlassöffnung des Heizelementes angeordnet sein, mit welcher der Gasfluss in das Heizelement regelbar ist.

Die erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung ist also in zwei Modi betreibbar. Zum einen im Trocknungsmodus, in welchem ein Solarmodul mit getrockneter Luft gespült wird, zum anderen im Regenerationsmodus, in welchem der Adsorber regeneriert und/oder getrocknet wird.

Im Trocknungsmodus wird das Gas, also vorzugsweise die Luft, welches durch eine Einlassöffnung in die Trocknungsvorrichtung hinein strömt bzw. hineingepumpt wird, zunächst durch einen optionalen Filter, beispielsweise einen Staubfilter, geleitet. Anschließend durchströmt die Luft das nicht geheizte Heizele- ment oder den das Heizelement umlaufenden Bypass, um dann durch eine Einlassöffnung in den Adsorber zu strömen. Ist in der Trocknungsvorrichtung eine solche Bypass -Leitung vorgesehen, so wird vorzugsweise im Trocknungsmodus das mögliche Ventil vor dem Eingang des Heizelementes geschlossen und das Ventil in der

Bypass -Leitung geöffnet.

Nach dem Durchströmen des Adsorbers strömt die Luft durch eine Auslassöffnung aus dem Adsorber hinaus und durch das geöffnete optionale zweite Ventil und den Anschluss in das zu trocknende Solarmodul .

Im Regenerationsmodus wird wiederum Luft durch eine Einlassöffnung und einen optionalen Filter in die Vorrichtung hinein gepumpt, wobei sie zunächst das Heizelement durchströmt, um anschließend den Adsorber zu durchströmen. Ist hier eine Bypass -Leitung vorgesehen, so ist das vorzugsweise in der Bypass -Leitung angeordnete Ventil geschlossen, während das vorzugsweise vor dem Eingang des Heizelementes angeordnete Ventil geöffnet ist. Bevorzugt ist nun zwischen dem Ausgang des Adsorbers und dem Anschluss für ein Solarmodul über eine Abzweigung und ein Ventil eine Auslassöffnung vorgesehen. Im Regenerationsmodus ist dieses Ventil geöffnet, so dass durch den Adsorber strömende warme Luft durch das Ventil hindurch aus der Auslassöffnung heraus strömen kann. Ein zwischen der Abzweigung und dem Anschluss für das Solarmodul angeordnetes Ventil wäre hierbei geschlossen, um ein Einströmen der erwärmten Luft in das Solarmodul zu verhindern.

Trocknungs- und Regenerationsmodus werden vorzugsweise abwechselnd, beispielsweise im Tag-Nacht- Zyklus durchlaufen.

Zur Gewährleistung der Strömung weist die Trocknungs - Vorrichtung vorzugsweise ein Gebläse oder einen Ventilator auf. Diese kann unmittelbar hinter der Einlassöffnung oder unmittelbar hinter einem Filter hin- ter der Einlassöffnung angeordnet sein.

Als Sorbens im Adsorber ist Silikagel besonders geeignet. Das Gas zur Trocknung und zur Regeneration ist vorzugsweise Luft.

Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zur Trocknung

eines Solarmoduls, wie es mit der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung durchgeführt werden kann. In diesem Verfahren wird in einem Schritt Gas, vorzugsweise Luft, bei einer ersten Temperatur durch zumin- dest einen Adsorber in ein Solarmodul geleitet. In diesem Schritt ist das Solarmodul mit durch den Adsorber getrockneter Luft spülbar. Dieser Schritt entspricht also dem Trocknungsmodus .

In einem anderen Schritt, dem Regenerationsschritt, wird Gas, vorzugsweise Luft, zunächst in einem Heizelement auf eine zweite Temperatur erwärmt, die höher als die oben genannte erste Temperatur ist. Anschließend wird die erwärmte Luft durch den Adsorber gelei- tet, so dass dieser getrocknet und/oder regeneriert wird. Dieser Schritt entspricht dem Regenerationsmo- dus .

Vorzugsweise werden die beiden oben beschriebenen Schritte der Spülung mit trockener Luft und der Regenerierung des Adsorbers abwechselnd durchgeführt, so dass, nachdem Luft durch den Adsorber getrocknet wurde, dieser regeneriert wird. Er steht dann wieder zur Trocknung weiterer Luft zur Verfügung.

Wie auch in der oben beschriebenen Vorrichtung kann im erfindungsgemäßen Verfahren die Erwärmung der Luft u.a. durch solarthermische Kollektoren, Vakuumkollektorröhren und/oder elektrische Heizungen erfolgen. Auch ist es möglich, im Regenerationsschritt den Adsorber selbst direkt zu erwärmen. Um die Lebensdauer der eingesetzten Komponenten zu erhöhen, ist es bevorzugt, wenn die Luft vor dem Einströmen in das Heizelement bzw. den Adsorber durch einen Filter, beispielsweise einen Staubfilter, gefiltert wird.

Im Folgenden soll die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Figuren beispielhaft erläutert werden.

Es zeigt

Figur 1 eine erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung während des Spülens eines Solarmoduls mit getrockneter Luft und

Figur 2 eine erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung während des Regenerierens des Adsorbers .

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Trocknungsvor- richtung zur Trocknung eines Solarmoduls 1. Das Solarmodul kann beispielsweise ein Flatcon- Konzentratormodul der Firma Concentrix Solar GmbH sein. Hierbei wird durch eine Pumpe 2, ein Gebläse 2 oder ein Ventilator 2 Luft durch einen Staubfilter 3 in die Vorrichtung gepumpt. Das Gebläse 2 ist hierbei in Strömungsrichtung der Luft unmittelbar hinter dem Staubfilter 3 angeordnet. Die erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung ist in Figur 1 in jenem Zustand gezeigt, in welchem das Solarmodul 1 mit getrockneter Luft gespült wird. Hierbei wird die Luft hinter dem Gebläse 2 durch ein in einer Bypass -Leitung 4 angeordnetes Ventil 5 durch die Bypass -Leitung 4 in einen Adsorber 6 geleitet . Nach dem Durchströmen des Adsorbers 6 fließt die Luft durch ein Ventil 7 und den An- Schluss 8 in das Solarmodul 1. Ein Durchströmen des

Heizelementes 9 wird durch Schließen des vor dem Eingang des Heizelementes angeordneten Ventils 10 verhindert. Das während des Spülens mit trockener Luft geschlossene Ventil 11 verhindert außerdem ein Ent- weichen der Luft, welche den Adsorber 6 durchströmt hat durch den Auslass 12. Während des Spülens mit

trockener Luft durchströmt die Luft in der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung zunächst die Einlassöffnung 13, anschließend den Staubfilter 3, daraufhin das Gebläse 2. Anschließend strömt die Luft durch das in der Bypass-Leitung 4 angeordnete Ventil 5 und durch die Bypass-Leitung 4. Die Luft strömt dann durch den Adsorber 6 und das Ventil 7 durch die Auslassöffnung 8 in das Solarmodul 1.

Figur 2 zeigt nun die erfindungsgemäße Vorrichtung während der Regeneration des Adsorbers . Gleiche Bezugszeichen entsprechen hier den gleichen Elementen wie in Figur 1. Während der Regeneration wird die Luft durch die Einlassöffnung 13 von dem Gebläse 2 in die Vorrichtung gepumpt. Hierbei durchströmt sie zunächst den Filter 3, anschließend das Gebläse 2 und daraufhin das nun geöffnete Ventil 10. Das in der Bypass-Leitung 4 angeordnete Ventil 5 ist nun geschlossen. Hinter dem Ventil 10 durchströmt nun die Luft das Heizelement 9, wo sie erwärmt wird. Die erwärmte Luft strömt dann durch den Adsorber 6, der hierbei regeneriert und/oder getrocknet wird. Nach dem Durchlaufen des Adsorbers 6 läuft die Luft durch das nun geöffnete Ventil 12 und einen weiteren Staubfilter 14 durch den Auslass 12 nach außen. Das vor dem An- schluss 8 angeordnete Ventil 7 ist geschlossen und verhindert, dass die erwärmte Luft in das Solarmodul 11 strömt.

Durch öffnen und Schließen der Ventile 5, 7, 10 und 11 kann die erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung also zwischen dem Zustand des Spülens des Solarmoduls mit trockener Luft und dem Zustand des Regenerierens des Adsorbers umgeschaltet werden.