DE102006030751A1 - Solar energy utilizing device, has inverter for switching device such that energy is supplied to generator by power supply system, where inverter is operable in four-quadrant operation - Google Patents

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Abstract

The device has a photovoltaic generator (1) for receiving sunlight, where the sunlight is converted into one form of energy by using the generator and is supplied to a power supply system (3). An inverter (2) switches the device in such a manner that the energy is supplied to the generator by the power supply system. The inverter is operable in a four-quadrant operation, where the inverter has a insulated gate bipolar transistor (IGBT) component. The IGBT component is attached to a microprocessor or digital signal processor (DSP).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nutzung von Solarenergie nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a device for using solar energy according to the preamble of claim 1.

Bekannte Vorrichtungen haben als Sonnenlicht aufnehmende Elemente Photovoltaik-Generatoren, die auf Gebäudedächern, sonstigen baulichen Einrichtungen oder auf sonstigen baulichen Flächen montiert werden und das Sonnenlicht in Strom umwandeln, der in das Stromnetz eingespeist wird. Häufig ist die gesamte Dachfläche mit solchen Photovoltaik-Generatoren belegt, so daß in großem Maße Strom erzeugt werden kann. Während der Winterzeit setzt sich auf den Photovoltaik-Generatoren Schnee ab. Die Schneeschichten auf den Gebäudedächern können so dick werden, daß Gebäudedächer einstürzen können. Um dieser Gefahr zu begegnen, werden die Schneelasten auf dem Dach abgeräumt. Dies ist jedoch zum Teil mit einem hohen Risiko für die Personen versehen, die auf dem Dach stehen und den Schnee abräumen.Known Devices have photovoltaic generators as solar receiving elements, on building roofs, other structural equipment or on other building surfaces mounted and convert the sunlight into electricity that enters the power grid is fed. Often is the entire roof area occupied with such photovoltaic generators, so that electricity to a large extent can be generated. While In the winter time, snow is deposited on the photovoltaic generators. The snow layers on the building roofs can do so thick, that building roofs can collapse. Around To counteract this danger, the snow loads on the roof cleared. However, this is partly associated with a high risk for the persons who stand on the roof and clear the snow.

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung so auszubilden, daß auf dem das Sonnenlicht aufnehmenden Element befindlicher Schnee oder Eis gefahrlos entfernt werden kann.The Invention is based on the object, the generic device form so that on the snow-collecting element or the snow-collecting element Ice can be removed safely.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.These Task is in the generic device according to the invention with the characterizing features of claim 1 solved.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Richtung der Energiezuführung umgekehrt, so daß das das Sonnenlicht umwandelnde Element die Energieform nicht mehr dem Verbraucher zuführt, sondern umgekehrt vom Verbraucher erhält. Dies hat zur Folge, daß sich das Element erwärmt. Dadurch wird der auf diesem Element liegende Schnee oder eine entsprechende Eisschicht abgetaut. Dadurch wird in einfacher und dennoch zuverlässiger Weise sichergestellt, daß sich auf dem Element keine hohen Schneedecken bilden können.at the device according to the invention becomes the direction of the energy supply vice versa, so that the sunlight-transforming element no longer gives the energy form to the element But supplies consumers conversely received by the consumer. This has the consequence that the element is heated. As a result, the snow lying on this element or a corresponding Ice layer defrosted. This ensures in a simple yet reliable way that yourself on the element can not form high snow cover.

Vorteilhaft ist das Element ein Photovoltaikmodul oder die Verschaltung von mehreren Photovoltaik-Modulen, die im Einspeisebetrieb das Sonnenlicht in Strom umwandeln und in das Stromnetz einspeisen. Der Energiefluß kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung umgekehrt werden, so daß der Strom vom Stromnetz in das Photovoltaikmodul strömt und es erwärmt. Dadurch ist es möglich, den Schnee oder das Eis, die im Winter die Photovoltaikmodule bedecken, abgetaut werden. Diese Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat darüber hinaus den Vorteil, daß unnötige Energieeinbußen durch den Schnee oder das Eis beseitigt werden, die tagelang die Photovoltaikmodule bedecken.Advantageous is the element a photovoltaic module or the interconnection of several photovoltaic modules, which in the feed operation the sunlight convert into electricity and feed it into the power grid. The energy flow can at the device according to the invention be reversed so that the electricity from the power grid flows into the photovoltaic module and heats it. Thereby Is it possible, the snow or ice covering photovoltaic modules in winter be defrosted. This mode of operation of the device according to the invention has about it addition, the advantage that unnecessary energy losses through the snow or ice is removed, the photovoltaic modules for days cover.

Vorteilhaft ist die Schalteinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Wechselrichter, vorzugsweise ein trafoloser Wechselrichter.Advantageous is the switching unit of the device according to the invention an inverter, preferably a transformerless inverter.

Damit Änderungen am Gerät zwischen dem Einspeis- und dem Schmelzbetrieb nicht notwendig sind, wird der Wechselrichter vorteilhaft im Vierquadranten-Betrieb betrieben. Dadurch ist ein energetisches Zurückspeisen aus dem Stromnetz in die Photovoltaikmodule einfach möglich.With it changes on the device between the feed and the melt operation are not necessary the inverter is advantageously operated in four-quadrant operation. This is an energetic return from the mains in the photovoltaic modules easily possible.

Der Beginn des Abschmelzvorganges kann manuell über einen Schalter oder sensorgesteuert erfolgen. Vorteilhaft ist die sensorgesteuerte Umschaltung des Wechselrichters, so daß Schnee/Eis zuverlässig abgetaut werden. Sobald der Abschmelzvorgang erfolgt ist, wird die Vorrichtung entweder manuell oder sensorgesteuert umgeschaltet. Hierfür wird vorteilhaft ein Temperatur- und/oder ein Helligkeitssensor eingesetzt. Insbesondere ein Helligkeits sensor erkennt die abgetauten Photovoltaikmodule aufgrund des höheren Lichteinfalls, so daß der Helligkeitssensor ein entsprechendes Schaltsignal erzeugt, wodurch die Vorrichtung aus dem Schmelzbetrieb wieder in den Einspeisebetrieb umgeschaltet wird.Of the Beginning of the Abschmelzvorganges can be done manually via a switch or sensor-controlled. Advantageously, the sensor-controlled switching of the inverter, so that snow / ice reliably defrosted become. Once the Abschmelzvorgang has occurred, the device switched either manually or sensor-controlled. This will be advantageous a temperature and / or a brightness sensor used. Especially a brightness sensor detects the defrosted photovoltaic modules because of the higher Light incidence, so that the Brightness sensor generates a corresponding switching signal, which the device from the melting operation back into the feed mode is switched.

Die Photovoltaikmodule können auf eine Dachabdeckung als gesonderte Module aufgesetzt werden. Die Module können aber auch in die Dachziegel selbst integriert sein. Ebenso können die Module als dachintegrierte Systeme ausgeführt sein, die die Dachabdeckung selbst bilden.The Photovoltaic modules can be placed on a roof cover as separate modules. The modules can but also be integrated in the roof tiles themselves. Likewise, the Modules are designed as roof-integrated systems that cover the roof form yourself.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.Further Features of the invention will become apparent from the other claims, the Description and the drawings.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigenThe The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawings. It demonstrate

1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung, 1 a schematic representation of a device according to the invention,

2 ein Schaltbeispiel eines Wechselrichters der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 2 a switching example of an inverter of the device according to the invention.

1 zeigt in einer Prinzipdarstellung die Wirkungsweise der Vorrichtung. Sie hat wenigstens einen Photovoltaik-Generator 1, der mindestens ein Photovoltaik-Modul, vorzugsweise eine Vielzahl von Photovoltaik-Modulen, aufweist und an einen Wechselrichter 2 angeschlossen ist. Er ist mit dem Stromnetz 3 verbunden. Die Vorrichtung wird üblicherweise so betrieben, daß der Photovoltaik-Generator 1 Energie in das Stromnetz 3 einspeist. Die Wirkungsweise des Photovoltaik-Generators 1 ist bekannt und wird darum auch nicht näher erläutert. Die Photovoltaik-Generatoren 1 werden in der Regel auf einem Dach eines Gebäudes montiert, wobei dieses Dach ein Flachdach oder auch ein Schrägdach sein kann. Es kann die gesamte Dachfläche mit Photovoltaik-Generatoren 1 belegt sein. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, nur einen Teil der Dachfläche mit solchen Generatoren zu versehen. Die Photovoltaik-Generatoren 1 nutzen die Sonneneinstrahlung aus, Energie zu erzeugen, die in das Stromnetz 3 eingespeist werden kann. In 1 ist die Energieflußrichtung bei dem beschriebenen Einspeisebetrieb durch den Pfeil 4 angegeben. Der Wechselrichter 2 ist in diesem Falle in den Einspeisebetrieb geschaltet. Der Wechselrichter 2 wandelt die vom Photovoltaik-Generator 1 kommende Gleichspannung vor Einspeisung in das Stromnetz 3 in Wechselspannung um. 1 shows a schematic diagram of the operation of the device. She has at least one photovoltaic generator 1 comprising at least one photovoltaic module, preferably a plurality of photovoltaic modules, and to an inverter 2 connected. He is connected to the electricity grid 3 connected. The device is usually operated so that the photovoltaic generator 1 Energy in the power grid 3 feeds. The mode of action of the photovoltaic generator 1 is known and is therefore not explained in detail. The photovoltaic generators 1 are usually on one Roof of a building mounted, this roof can be a flat roof or a pitched roof. It can cover the entire roof area with photovoltaic generators 1 to be occupied. But it is also readily possible to provide only a portion of the roof surface with such generators. The photovoltaic generators 1 Use the sun's rays to generate energy in the grid 3 can be fed. In 1 is the direction of energy flow in the described feed operation by the arrow 4 specified. The inverter 2 is in this case switched to the feed mode. The inverter 2 converts the from the photovoltaic generator 1 incoming DC voltage before being fed into the power grid 3 in AC voltage.

Der Wechselrichter 2 kann aus dem Einspeisebetrieb in einen Schneeschmelzbetrieb umgeschaltet werden. Dies hat zur Folge, daß Energie aus dem Stromnetz 3 in den Photovoltaik-Generator 1 eingespeist wird. Die Energie wird im angeschlossenen Photovoltaik-Generator 1 in Wärme umgesetzt. Dadurch ist es möglich, Schnee, der im Winter auf den Photovoltaik-Generatoren 1 liegt, abzutauen. Dadurch werden unnötige Energieeinbußen durch den Schnee beseitigt, der tagelang die Photovoltaik-Generatoren 1 bedecken kann. In 1 ist die Energieflußrichtung beim Schneeschmelzbetrieb durch den Pfeil 5 angegeben. Die Umschaltung des Wechselrichters 2 vom Einspeis- in den Schneeschmelzbetrieb kann manuell über einen Schalter oder auch automatisch beispielsweise über einen Sensor gestartet werden. In gleicher Weise kann nach dem Abschmelzen des Schnees der Wechselrichter 2 durch einen Schalter oder vorzugsweise mittels wenigstens eines Sensors aus dem Schneeschmelzbetrieb in den Einspeisebetrieb umgeschaltet werden.The inverter 2 can be switched from the feed mode into a snow melting mode. As a result, energy from the power grid 3 in the photovoltaic generator 1 is fed. The energy is in the connected photovoltaic generator 1 converted into heat. This makes it possible to snow, in the winter on the photovoltaic generators 1 lies, to defrost. As a result, unnecessary energy losses are eliminated by the snow, the photovoltaic generators for days 1 can cover. In 1 is the direction of energy flow during snow melting operation by the arrow 5 specified. Switching of the inverter 2 from the feed to the snow melting mode can be started manually via a switch or automatically, for example via a sensor. In the same way, after the melting of the snow, the inverter 2 be switched by a switch or preferably by means of at least one sensor from the snow melting operation in the feed mode.

Der Wechselrichter 2 ist vorzugsweise trafolos und wird im Vierquadrantenbetrieb betrieben, ohne daß Änderungen am Wechselrichter 2 vorgenommen werden müssen.The inverter 2 is preferably trafolos and is operated in four-quadrant operation, without any changes to the inverter 2 must be made.

Der Wechselrichter ist in einem Gehäuse 6 (2) untergebracht. Es hat zwei Gleichspannungsanschlüsse 8, 9 für den Photovoltaik-Generator 1. Die Gleichspannungsanschlüsse 8, 9 sind Schraubanschlüsse, können aber auch als Steckanschlüsse ausgeführt sein, mit denen eine sichere elektrische Verbindung zwischen dem Photovoltaik-Generator 1 und dem Wechselrichter 2 gewährleistet ist. Die Anschlüsse 8, 9 sind an ein Modul 10 angeschlossen, mit dem der Erdschluß überwacht wird und das als EMV-Filter sowie als Überspannungsschutz dient.The inverter is in a housing 6 ( 2 ) housed. It has two DC voltage connections 8th . 9 for the photovoltaic generator 1 , The DC voltage connections 8th . 9 are screw connections, but can also be designed as plug-in connections with which a secure electrical connection between the photovoltaic generator 1 and the inverter 2 is guaranteed. The connections 8th . 9 are at a module 10 connected, with which the ground fault is monitored and which serves as an EMC filter as well as overvoltage protection.

Die von den Anschlüssen 8, 9 kommende Energie oder Gleichspannung werden einer IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)-Anordnung 11 zugeführt. Sie wird mit einer vorgegebenen Taktfrequenz, im Ausführungsbeispiel mit 18 kHz, betrieben und ist in Brückenschaltung aufgebaut. Die Brückenschaltung 12 der IGBT-Anordnung 11 ist über einen Netzdrosselbaustein 13 an ein Schaltmodul 14 angeschlossen.The of the connections 8th . 9 incoming energy or DC voltage will be an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) arrangement 11 fed. It is operated with a predetermined clock frequency, in the embodiment with 18 kHz, and is constructed in bridge circuit. The bridge circuit 12 the IGBT arrangement 11 is via a mains choke module 13 to a switching module 14 connected.

Zwischen dem Modul 10 und der IGBT-Anordnung 11 liegt eine Eingangskapazität 15, mit der die Spannung geglättet und Energie gepuffert wird.Between the module 10 and the IGBT arrangement 11 is an input capacity 15 with which the voltage is smoothed and energy is buffered.

Der Wechselrichter 2 ist mit mindestens einem Sensor 16 zur Temperaturüberwachung versehen.The inverter 2 is with at least one sensor 16 provided for temperature monitoring.

Das Schaltmodul 14 weist zwei Schaltelemente 17, 18, vorzugsweise Relais, auf.The switching module 14 has two switching elements 17 . 18 , preferably relays, on.

Am Gehäuse 6 befindet sich ein Anschluß 20, mit dem der Wechselrichter 2 an das Stromnetz 3 angeschlossen wird. Dem Anschluß 20 vorgeschaltet ist ein Modul 21, das einen EMV-Filter sowie einen Überspannungsschutz aufweist und an Masse anliegt. Im Modul 21 sind Meßglieder enthalten, die von einer Steuerung in einem Schaltnetzteil- und Signalaufbereitungsbaustein 28 ausgewertet werden. Wird die Vorrichtung im Schneeschmelzbetrieb eingesetzt, dann stellt das Modul 21 sicher, daß die vom Stromnetz 3 über den Anschluß 20 zugeführten Ströme/Spannung den Photovoltaik-Generator 1 nicht beschädigen können. Zwischen dem Schaltmodul 14 und dem Modul 21 befindet sich ein AFI-Modul 22, das ebenfalls an Masse anliegt. Das AFI- Modul 22 dient dem Anlagen- und Personenschutz und erkennt Fehlerströme, die im Wechselrichter, bei den PV-Modulen oder in der Verkabelung der PV-Module entstehen können.At the housing 6 there is a connection 20 with which the inverter 2 to the mains 3 is connected. The connection 20 upstream is a module 21 , which has an EMC filter and overvoltage protection and is grounded. In the module 21 are Meßglied contained by a controller in a Schaltnetzteil- and signal conditioning module 28 be evaluated. If the device is used in snow melting mode, then the module stops 21 sure, that's from the mains 3 over the connection 20 supplied currents / voltage the photovoltaic generator 1 can not damage. Between the switching module 14 and the module 21 there is an AFI module 22 , which is also applied to ground. The AFI module 22 It is used for plant and personnel protection and detects residual currents that can occur in the inverter, in the PV modules or in the wiring of the PV modules.

Vom Anschluß 20 führt ein Schutzleiter 23 zum Modul 21. Der Neutralleiter 24 ist vom Anschluß 20 zum Schaltelement 18 des Schaltmoduls 14 geführt. Auch der Leiter 25 ist vom Anschluß 20 zum Schaltelement 18 geführt. Die Leiter 26 und 27 führen vom Anschluß 20 zum Modul 21. Die Leiter 26, 27 sind lediglich zur Überwachung vorgesehen, während über den Leiter 25 die Einspeisung des Stroms vom Photovoltaikmodul 1 in das Stromnetz 3 erfolgt.From the connection 20 leads a protective conductor 23 to the module 21 , The neutral conductor 24 is from the connection 20 to the switching element 18 of the switching module 14 guided. Also the leader 25 is from the connection 20 to the switching element 18 guided. The ladder 26 and 27 lead from the terminal 20 to the module 21 , The ladder 26 . 27 are intended only for monitoring while on the ladder 25 the supply of electricity from the photovoltaic module 1 in the power grid 3 he follows.

Die Module 10, 15, 11, 14, 21 und 22 sind an den Schaltnetzteil- und Signalaufbereitungsbaustein 28 angeschlossen, der sich im Gehäuse 6 des Wechselrichters 2 befindet. Der Baustein 28 dient auch zur Signalaufbereitung und kann über einen Nachtaktivierungstaster 29 aktiviert werden.The modules 10 . 15 . 11 . 14 . 21 and 22 are to the switching power supply and signal conditioning module 28 connected, located in the housing 6 of the inverter 2 located. The building block 28 is also used for signal conditioning and can be activated via a night activation button 29 to be activated.

Der Baustein 28 wird von einem Mikroprozessor 30 oder einem digitalen Signalprozessor angesteuert, der ebenfalls im Gehäuse 6 untergebracht ist. Die Verbindung zwischen dem Mikroprozessor 30 und dem Baustein 28 erfolgt vorteilhaft über ein Flachbandkabel 31. Es ist auch möglich, den Mikroprozessor 30 in den Baustein 28 zu integrieren. Der Mikroprozessor 30 kann mit (nicht dargestellten) Tasten am Gehäuse bedient werden. Vorteilhaft ist am Gehäuse 6 ein Display 32 vorgesehen, anhand dessen die Eingaben mittels der Tasten überprüft werden können. Der Mikroprozessor 30 ist vorteilhaft als redundantes Zweiprozessorsystem ausgebildet, so daß ein Ausfall des Mikroprozessors 30 nahezu ausgeschlossen ist.The building block 28 is from a microprocessor 30 or a digital signal processor, which is also in the housing 6 is housed. The connection between the microprocessor 30 and the building block 28 takes place via a beneficial Ribbon cable 31 , It is also possible to use the microprocessor 30 into the building block 28 to integrate. The microprocessor 30 can be operated with keys (not shown) on the housing. It is advantageous on the housing 6 a display 32 provided, by means of which the inputs can be checked by means of the keys. The microprocessor 30 is advantageously designed as a redundant two-processor system, so that a failure of the microprocessor 30 is almost impossible.

Der Mikroprozessor 30 ist mit Schnittstellen 33 bis 35 versehen, von denen die Schnittstelle 33 eine RS232-, die Schnittstelle 34 eine RS485- und die Schnittstelle 35 eine So-Schnittstelle ist. Die Schnittstellen 34, 35 sind an Steuerklemmen 36, 37 intern direkt auf der Steuerplatine angeschlossen.The microprocessor 30 is with interfaces 33 to 35 provided, of which the interface 33 an RS232, the interface 34 an RS485 and the interface 35 is a S o interface. The interfaces 34 . 35 are at control terminals 36 . 37 Internally connected directly to the control board.

Die Schnittstelle 33 ist über ein Flachbandkabel 39 mit einem entsprechenden Anschluß 40 verbunden.the interface 33 is via a ribbon cable 39 with a corresponding connection 40 connected.

Der Mikroprozessor 30 hat ein Störmelderelais 41, das mit einer Steuerklemme 42 verbunden ist. Über die So-Schnittstelle erfolgt die Verbindung zum internen Gerätebus. Über die Schnittstellen 33 und 34 können Daten in den Prozessor 30 eingegeben und/oder aus ihm ausgelesen werden. So können beispielsweise Meßdaten abgefragt oder beispielsweise eine neue Software eingespielt werden.The microprocessor 30 has a fault signal relay 41 that with a control terminal 42 connected is. The S o interface is used to connect to the internal device bus. About the interfaces 33 and 34 can transfer data to the processor 30 entered and / or read from it. For example, measurement data can be queried or, for example, new software can be imported.

Die Vorrichtung kann in zwei unterschiedlichen Weisen betrieben werden, ohne daß ein Umbau erforderlich ist. Im Normalbetrieb (Einspeisebetrieb) wandelt der Photovoltaik-Generator 1 die Sonnenenergie in elektrischen Strom um, der über den Wechselrichter 2 in das Stromnetz 3 eingespeist wird. Die Schaltelemente 17, 18 des Schaltmoduls 14 sind geschlossen, so daß der an den Anschlüssen 8, 9 eingespeiste Strom zum Anschluß 20 geführt und von dort in das Stromnetz 3 eingespeist werden kann. Das Modul 10 stellt einen Schutz gegen Überspannung sicher. Durch den EMV-Filter werden Störfelder ausgefiltert. Mit der IGBT-Anordnung 11 ist mittels der Brückenschaltung 12 ein Vierquadranten-Betrieb möglich.The device can be operated in two different ways without the need for conversion. In normal operation (feed-in operation) converts the photovoltaic generator 1 the solar energy into electrical current that passes through the inverter 2 in the power grid 3 is fed. The switching elements 17 . 18 of the switching module 14 are closed, so that at the terminals 8th . 9 fed electricity to the connection 20 led and from there into the power network 3 can be fed. The module 10 ensures protection against overvoltage. Interference fields are filtered out by the EMC filter. With the IGBT arrangement 11 is by means of the bridge circuit 12 a four-quadrant operation possible.

Der Vierquadranten-Betrieb ermöglicht, daß der Strom nicht nur in der üblichen Weise in das Stromnetz 3 eingespeist wird, sondern daß umgekehrt auch Strom dem Netz 3 entnommen und dem Photovoltaik-Generator 1 zugeführt werden kann. Dies erfolgt dann, wenn der Photovoltaik-Generator 1 erwärmt werden soll, um beispielsweise auf ihm liegenden Schnee abzutauen. Der Abschmelzvorgang bzw. die Umschaltung in den Schneeschmelzbetrieb kann mittels eines Schalters manuell erfolgen. Dann wird die Brückenschaltung 12 in bekannter Weise so angesteuert, daß der Strom dem Netz 3 entnommen und dem Photovoltaik-Generator 1 zugeführt wird.The four-quadrant operation allows the power to flow into the grid not just in the usual way 3 is fed, but that, conversely, electricity the grid 3 taken and the photovoltaic generator 1 can be supplied. This is done when the photovoltaic generator 1 should be heated, for example, to defrost lying on it snow. The Abschmelzvorgang or switching to the snow melting mode can be done manually by means of a switch. Then the bridge circuit 12 controlled in a known manner so that the power to the grid 3 taken and the photovoltaic generator 1 is supplied.

Der Netzdrosselbaustein 13 als Induktivität begrenzt den Kreisstrom des Vierquadranten-Antriebes. Die Netzdrosseln verhindern, daß der Kreisstrom zu hohe Werte annimmt.The mains choke module 13 as inductance limits the circulating current of the four-quadrant drive. The mains chokes prevent the circulating current from becoming too high.

Die Umschaltung vom Einspeisebetrieb 4 in den Schneeschmelzbetrieb 5 kann auch sensorgesteuert automatisch erfolgen. Durch die Erwärmung des Photovoltaik-Generators 1 schmilzt der auf ihm liegende Schnee ab, so daß zuverlässig verhindert wird, daß sich auf dem Dach dicke Schneeschichten bilden.Switching from feed-in operation 4 in the snowmelt operation 5 can also be done sensor-controlled automatically. By heating the photovoltaic generator 1 The snow lying on it melts, so that it is reliably prevented that thick layers of snow form on the roof.

Sobald der Schnee abgeschmolzen ist, erfolgt das Umschalten vom Schneeschmelzbetrieb 5 in den Einspeisebetrieb 4. Dies kann wiederum manuell mittels eines Schalters oder vorzugsweise sensorgesteuert erfolgen.As soon as the snow has melted off, the switchover from the snow melting mode takes place 5 in the feed-in operation 4 , This can in turn be done manually by means of a switch or preferably sensor-controlled.

Als Sensor kann ein Temperatur- und/oder Helligkeitssensor oder eine Kombination aus mehreren Sensoren eingesetzt werden. Sobald der Schnee auf dem Photovoltaik-Generator 1 abgetaut ist, registriert der Sensor/die Sensorkombination eine ansteigende Temperatur, wodurch er ein entsprechendes Schaltsignal erzeugt, mit dem die Brückenschaltung 12 umgeschaltet wird. Ein Helligkeitssensor kann für diese Schaltaufgabe ebenfalls eingesetzt werden, da nach dem Wegschmelzen des Schnees der Lichteinfall auf den Photovoltaik-Generator 1 größer ist als in dem Fall, daß sich eine Schneedecke auf ihm befindet. In gleicher Weise registriert der Sensor/die Sensorkombination eine abnehmende Temperatur oder einen geringeren Lichteinfall, wenn Schnee oder Eis auf dem Photovoltaik-Generator 1 liegen bleibt. Dann wird die Brückenschaltung 12 umgeschaltet und die Vorrichtung vom Einspeisbetrieb 4 in den Schmelzbetrieb 5 überführt.As a sensor, a temperature and / or brightness sensor or a combination of a plurality of sensors can be used. Once the snow on the photovoltaic generator 1 is defrosted, the sensor / sensor combination detects an increasing temperature, whereby it generates a corresponding switching signal, with which the bridge circuit 12 is switched. A brightness sensor can also be used for this switching task, because after the melting away of the snow, the light incident on the photovoltaic generator 1 is greater than in the case that there is a snow cover on it. Similarly, the sensor / sensor combination registers a decreasing temperature or lower light incidence when snow or ice on the photovoltaic generator 1 remains lying. Then the bridge circuit 12 switched over and the device from the feed operation 4 in the melting shop 5 transferred.

An den Wechselrichter 1 können mehrere Photovoltaik-Generatoren 1 angeschlossen werden. Auch ist es möglich, auf dem Dach eines Gebäudes mehrere Wechselrichter mit einer entsprechenden Zahl von Photovoltaik-Generatoren 1 zu verwenden.To the inverter 1 can use multiple photovoltaic generators 1 be connected. Also it is possible on the roof of a building several inverters with a corresponding number of photovoltaic generators 1 to use.

Das beschriebene Prinzip der Erwärmung kann auch bei Solaranlagen eingesetzt werden, die nicht mit Strom, sondern mit einem Wärmeübertragungsmedium arbeiten. Hier erfolgt der Wärmeübergang der Solaranlage mittels eines Wärmetauschers an den jeweiligen Verbraucher. Liegt auf den Solarkollektoren auf dem Gebäudedach Schnee, dann kann der Wärmetauscher so umgeschaltet werden, daß vom Verbraucher Wärme auf das durch die Solarzellen strömende Medium übertragen wird, wodurch die Solarzellen erwärmt und der Schnee abgetaut werden.The described principle of heating can can also be used in solar systems that are not powered by electricity but with a heat transfer medium work. Here, the heat transfer takes place the solar system by means of a heat exchanger the respective consumer. Lies on the solar panels on the building roof Snow, then the heat exchanger be switched so that of Consumer heat transferred to the flowing through the solar cell medium which heats the solar cells and defrosts the snow become.

Die beschriebene Vorrichtung kann außer auf Gebäudedächern auch auf sonstigen baulichen Einrichtungen oder Flächen montiert werden.The device described can except on building roofs on other structural Facilities or surfaces are mounted.

Claims (17)

Vorrichtung zur Nutzung von Solarenergie, mit wenigstens einem Sonnenlicht aufnehmenden Element (1), mit dem das Sonnenlicht in eine andere Energieform umgewandelt und einem Verbraucher zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Schalteinheit (2) aufweist, die die Vorrichtung so umschaltet, daß Energie vom Verbraucher (3) dem Element (1) zugeführt wird.Device for using solar energy, with at least one sunlight-absorbing element ( 1 ), with which the sunlight is converted into another form of energy and supplied to a consumer, characterized in that the device is a switching unit ( 2 ), which switches the device so that energy from the consumer ( 3 ) the element ( 1 ) is supplied. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) ein Photovoltaikmodul oder die Verschaltung von mehreren Photovoltaik-Modulen ist.Device according to claim 1, characterized in that the element ( 1 ) is a photovoltaic module or the interconnection of several photovoltaic modules. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinheit (2) ein Wechselrichter ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the switching unit ( 2 ) is an inverter. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher (3) das Stromnetz ist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the consumer ( 3 ) is the power grid. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (2) im Vierquadranten-Betrieb betreibbar ist.Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the inverter ( 2 ) is operable in four-quadrant operation. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (2) einen IGBT-Baustein (11) aufweist.Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the inverter ( 2 ) an IGBT module ( 11 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der IGBT-Baustein (11) eine Brückenschaltung (12) aufweist.Device according to Claim 6, characterized in that the IGBT component ( 11 ) a bridge circuit ( 12 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der IGBT-Baustein (11) an einen Mikroprozessor (30) oder Digitalen Signalprozessor (DSP) angeschlossen ist.Device according to Claim 6 or 7, characterized in that the IGBT component ( 11 ) to a microprocessor ( 30 ) or Digital Signal Processor (DSP). Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (30) ein redundantes Zwei-Prozessor-System aufweist.Device according to Claim 8, characterized in that the microprocessor ( 30 ) has a redundant two-processor system. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (30) wenigstens eine Schnittstelle (33 bis 35) zur Datenein/ausgabe aufweist.Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the microprocessor ( 30 ) at least one interface ( 33 to 35 ) for data input / output. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung manuell erfolgt.Device according to one of claims 1 to 10, characterized that the Switching is done manually. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung sensorgesteuert erfolgt.Device according to one of claims 1 to 10, characterized that the Changeover is sensor-controlled. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umschaltung ein Temperatur- und/oder Helligkeitssensor (16) vorgesehen ist.Apparatus according to claim 12, characterized in that for switching a temperature and / or brightness sensor ( 16 ) is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) Teil eines Dachziegels ist.Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the element ( 1 ) Is part of a tile. Vorrichtung zur Nutzung von Solarenergie, mit wenigstens einem Sonnenlicht aufnehmenden Element, mit dem das Sonnenlicht in eine andere Energieform umgewandelt und einem Verbraucher zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abtauen von Schnee/Eis auf dem Element (1) dieses Element durch Umkehren des Energieflusses erwärmt wird.Device for using solar energy, with at least one element receiving sunlight, with which the sunlight is converted into another form of energy and supplied to a consumer, characterized in that for defrosting snow / ice on the element ( 1 ) this element is heated by reversing the flow of energy. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie dem Verbraucher (3) entnommen wird.Apparatus according to claim 15, characterized in that the energy is supplied to the consumer ( 3 ) is taken. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie Strom ist, der dem Stromnetz (3) entnommen wird.Apparatus according to claim 15 or 16, characterized in that the energy is electricity, the power grid ( 3 ) is taken.
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