System für schwimmende solare Stromerzeugungsanlagen (Photovoltaik) Stand der Technik:

Schwimmende Photovoltaikanlagen zur Stromerzeugung sind zwar noch selten, aber es gibt sie. In aller Regel bestehen diese aus Schwimmkörpern, die aus Kunststoff sind und miteinander verbunden sind. Darauf wird eine Unterkonstruktion montiert, vergleichbar wie auf einem Flachdach. Auf die Unterkonstruktion werden die Photovoltaikelemente angebracht. Meistens sind die Photovoltaikelemente im Winkel zwischen 5-25 Grad nach Süden oder in Ost/West Richtung aufgeständert. Deswegen werden diese Anlagen genau in Richtung gebracht und mit Stahlseilen am Gewässergrund und am Ufer befestigt. Aus Norwegen kommt eine Technik, die optisch wie ein großes rundes Planschbecken ausschaut. Hier wird eine Kunststoff Membran Folie innerhalb eines schwimmenden Ringes (bis über 100 Meter Durchmesser) auf das Wasser gelegt. In Kunststoffschienen werden die Photovoltaikelemente direkt auf die Folie befestigt. Bei allen Vorteilen die schwimmende Photovoltaikanlagen haben, haben herkömmliche Systeme auch Nachteile. Diese sind unter anderem:

Zu hohe prozentuale Verschattung und Verdunkelung des Gewässers unter der Anlage. Die statische Windbelastung ist bei den herkömmlichen schwimmenden Anlagen vergleichbar hoch wie bei Anlagen, die auf Flachdächern aufgeständert sind. Diese wirkt wie ein Segel. Hinzu kommt noch der Wellengang, der einige Meter in der Höhe betragen kann. Die Problematik ist, je größer die schwimmende Anlage, desto größer ist die Angriffsfläche von Wind und Wellen. Bedingt dadurch ist die statische und mechanische Belastung auf das Material viel größer als bei Anlagen an Land. In Gewässern mit Salzwasser ist die Ablagerung von Salzpartikeln durch verdunstetes Salzwasser auf den Photovoltaikelementen gegeben. In Gebieten mit Schneefall ist die statische Belastung durch das zusätzliche Schneegewicht vorhanden und Schnee auf der Anlage bedeutet auch weniger Ertrag. Erhöhte Mehrkosten durch das Reinigen der Photovoltaikelemente von Salz und Schmutz die mit dem Wasser durch Wind und Wellen auf die Anlagen kommen. Bei den aufgeständerten Anlagen nach Süden, oder in Ost/West Richtung muss die gesamte schwimmende Anlage in diese Richtung exakt ausgerichtet werden und mit Stahlseilen so verankert werden, dass sie sich nicht aus dem Winkel dreht. Dadurch bleibt kein Spielraum um den Wellengang etwas entgegen zu wirken. Beim System aus Norwegen liegen die Module flach auf der Membranfolie. Hier müssen Pumpen permanent das Wasser, das sich auf der Folie ansammelt (Regenwasser, eindringendes Umgebungswasser durch Wind und Wellen) abpumpen um Schäden zu verhindern (Kurzschluss etc). Wie das bei Eis und Schnee funktioniert ist mir nicht bekannt und bestimmt ein Problem.

Ausgehend von diesem Hintergrund wurden diese Nachteile erfinderisch dadurch gelöst, das zwischen und auch auf den

Sch immkörpern(l)transparente zylinderförmige Hohlkörper(2) befestigt werden, in denen Photovoltaikelemente(3)(skalierbar von Zellen bis Module) waagerecht, parallel zur Wasserfläche befestigt sind. Diese sind an ihren Enden(4) wasserdicht verschlossen. Zwischen den transparenten zylinderförmigen Hohlkörpern befindet sich ein Luftspalt(5). Durch diese Konstruktion wird die Verschattung des Gewässers reduziert. Durch die runde Form und den Luftspalten reduziert sich der Widerstand für Wind und Wellen enorm, da die Angriffsfläche kleiner und aerodynamischer ist. Die mechanische Belastung sinkt, was sich positiv auf die Lebensdauer der Komponenten auswirkt. Durch die Rundungen reduziert sich das Ablagern von Salzpartikeln bei Gewässern mit Salzwasser. Auch der Schnee haftet nicht mehr großflächig auf der Anlage. Der Selbstreinigungseffekt ist größer als bei herkömmlichen Anlagen, da bei Wellengang die transparenten zylinderförmigen Hohlkörper mit Wasser umspült und somit gereinigt werden. Durch das waagerechte Einführen der Zellen oder Module in die transparente zylinderförmigen Hohlkörper ist es nicht erforderlich die Anlage in eine bestimmte Himmelsrichtung zu drehen und zu verankern, da durch den Brechungswinkel der Sonnenstrahlen die Zellen auch waagerecht optimal mit Licht bestrahlt werden. Bei Verwendung von bifacials Zellen, die beidseitig Strom produzieren ermöglicht die Reflektion der Sonnenstrahlen durch das Wasser einen erheblichen Mehrertrag. Bezugszeichenliste

1 Schwimmkörper

2 Transparenter zylinderförmige Hohlkörper

3 Photovoltaikelement

4 Enden

5 Luftspalt

6 Wasser Die abgebildeten Zeichnungen sollen die Erfindung nicht einschränken, sondern zur besseren Verständnis ein optisches Bild abgeben.

Figur 1

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung den Querschnitt einer herkömmlichen, schwimmenden solaren Stromerzeugungsanlage nach heutigem Standard.

Figur 2

Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau der Erfindung im Querschnitt.

Figur 3

Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau der Erfindung wie in Figur 2, jedoch in der Draufsicht.