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DE102011111803A1 - Apparatus for receiving photovoltaic modules e.g. building integrated photovoltaic modules, has support structure that is connected to medium that acts as advertising sheet which runs off from storage roll - Google Patents

Apparatus for receiving photovoltaic modules e.g. building integrated photovoltaic modules, has support structure that is connected to medium that acts as advertising sheet which runs off from storage roll Download PDF

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DE102011111803A1
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Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Aufnahme von Photovoltaik-Modulen mit wenigstens einer Modulträgerstruktur (1) weist wenigstens eine der Modulträgerstruktur zugeordnete Sonnennachführmechanik (2) wenigstens eine Schienenführung (3) auf. Die Modulträgerstruktur (1) weist mehrere gelenkig miteinander verbundene Trägersektionen (4) auf und die Schienenführung (3) weist eine in wenigstens einer Horizontalebene verlaufende Führungsbahn auf. Die Modulträgerstruktur (1) ist mit wenigstens einem als Werbeträger fungierenden Flächengebilde (5) verbunden, das von einer Speicherrolle abläuft, deren Drehachse quer zur Führungsbahn der Schienenführung (3) angeordnet ist.In a device for accommodating photovoltaic modules with at least one module carrier structure (1), at least one sun tracking mechanism (2) assigned to the module carrier structure has at least one rail guide (3). The module carrier structure (1) has a plurality of articulated carrier sections (4) connected to one another, and the rail guide (3) has a guideway extending in at least one horizontal plane. The module carrier structure (1) is connected to at least one sheet (5) acting as an advertising medium, which runs off a storage roll whose axis of rotation is arranged transversely to the guide track of the rail guide (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme von Photovoltaik-Modulen mit wenigstens einer Modulträgerstruktur und wenigstens einer der Modulträgerstruktur zugeordneten Sonnennachführmechanik.The invention relates to a device for receiving photovoltaic modules having at least one module carrier structure and at least one sun tracking mechanism associated with the module carrier structure.

Bei den bekannten Vorrichtungen dient die Sonnennachführmechanik einer optimalen Ausrichtung der Photovoltaik-Module zum aktuellen Sonnenstand, der sich in einer tages- und jahresabhängigen Sonnenbahn bewegt. Der aktuelle Sonnenstand wird durch die Parameter Höhenwinkel und Horizontalwinkel angegeben, an denen die Photovoltaik-Module über Drehantriebe der Sonnennachführmechanik, astronomisch oder sensorisch gesteuert, ausgerichtet werden. Zur Erzielung möglichst hoher Wirkungsgrade weisen die Photovoltaik-Module sowohl zu benachbarten baulichen Strukturen als auch untereinander verschattungsfreie Abstände auf. Diese können insbesondere in Freilandanlagen realisiert werden, in denen die Photovoltaik-Module in langen Reihen nebeneinander platziert sind. Der Landschaftsverbrauch für derartige Freilandanlagen ist jedoch erheblich, so dass es neuerlich Bestrebungen gibt, den Landschaftsverbrauch durch einen verstärkten Einsatz der sogenannten „Gebäudeintegrierten Photovoltaik GiPV” zu reduzieren. Der Einsatz aufwendiger Sonnennachführmechanismen ist jedoch für den Einsatz in der GiPV-Technik nur bedingt geeignet, da insbesondere eine feste Himmelsausrichtung aufweisende Gebäudefassaden einem effektiven Einsatz der in den Sonnennachführmechanismen enthaltenen Drehantriebe hinderlich entgegenstehen.In the known devices, the Sonnennachführmechanik serves an optimal alignment of the photovoltaic modules to the current position of the sun, which moves in a day and year-dependent sun. The current position of the sun is indicated by the parameters elevation angle and horizontal angle, at which the photovoltaic modules are aligned via rotary actuators of the sun tracking mechanism, controlled astronomically or sensory. To achieve the highest possible efficiencies, the photovoltaic modules to both adjacent structural structures as well as mutually shadowing distances. These can be realized, in particular, in outdoor installations in which the photovoltaic modules are placed next to one another in long rows. The landscape consumption for such outdoor facilities, however, is considerable, so there are again efforts to reduce the landscape consumption by an increased use of the so-called "building-integrated photovoltaic GiPV". However, the use of elaborate Sonnennachführmechanismen is only partially suitable for use in the GiPV technology, as in particular a fixed sky orientation building facades obstruct an effective use of the rotary drives contained in the Sonnennachführmechanismen obstructive.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, die insbesondere für einen effektiven Einsatz in der GiPV-Technik geeignet ist.The invention is therefore based on the object to show a device of the type mentioned, which is particularly suitable for effective use in GiPV technology.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Sonnennachführmechanik wenigstens eine Schienenführung aufweist. Die Schienenführung dient vorteilhaft dem Verfahren der Photovoltaik-Module entlang von Bauwerksfassaden oder Werbeträgerkonstruktionen. Durch die Ausbildung gekrümmter Schienenverläufe sind die Photovoltaik-Module von einer ersten Bauwerksfassade oder einem ersten Werbeträgerabschnitt auf eine zweite eine andere Himmelsausrichtung aufweisende Bauwerksfassade bzw. einen zweiten eine andere Himmelsausrichtung aufweisenden Werbeträgerabschnitt bewegbar. Insbesondere bei freistehenden Bauwerken, beispielsweise in Form von Wohn- und Wirtschaftsgebäuden, Verkehrs-, Ver- und Entsorgungsbauwerken sowie Schutzbauten bzw. bei freistehenden Werbeträgerkonstruktionen können die Führungsschienen eine geschlossene Umlaufbahn ausbilden, auf der die Photovoltaik-Module umlaufend bewegbar sind. Die Ausbildung geschlossener Umlaufbahnen ist insbesondere in den Polargebieten von Bedeutung, in denen es zur Sommerzeit Tage gibt, in denen die Sonne den Landschaftshorizont nicht erreicht. Eine besonders gute Ausrichtung der Photovoltaik-Module zu einem aktuell vorherrschenden Sonnenstand ist durch die Ausbildung eines kreisringförmigen Schienenverlaufs gewährleistet, bei dem die Schienenführung insbesondere für eine Anbringung an zylindrische Bauwerke oder zylindrische Werbeträgerkonstruktionen, wie beispielsweise an die Türme von Windkraftanlagen, an Brückenpfeiler oder an Litfaßsäulen, geeignet ist. Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, die Sonnennachführmechanik über ihre Schienenführung hinaus mit Drehantrieben zur Winkelverstellung auszurüsten.The device according to the invention is characterized in that the sun tracking mechanism has at least one rail guide. The rail guide advantageously serves the method of photovoltaic modules along building facades or advertising vehicle constructions. As a result of the formation of curved track profiles, the photovoltaic modules can be moved from a first building façade or a first advertising carrier section to a second building façade having a different sky orientation or a second advertising carrier section having a different sky orientation. In particular, in freestanding structures, for example in the form of residential and commercial buildings, transport, supply and disposal structures and protective structures or freestanding advertising media designs, the guide rails can form a closed orbit on which the photovoltaic modules are circumferentially movable. The formation of closed orbits is particularly important in the polar regions, where there are days in the summer time, in which the sun does not reach the landscape horizon. A particularly good alignment of the photovoltaic modules to a currently prevailing position in the sun is ensured by the formation of an annular rail track, in which the rail guide in particular for attachment to cylindrical structures or cylindrical advertising support structures, such as the towers of wind turbines, bridge piers or Litfass columns , suitable is. Of course, it is within the scope of the invention to equip the sun tracking mechanism beyond its rail guide with rotary actuators for angular adjustment.

Nach einer ersten Weiterbildung der Erfindung weist die Modulträgerstruktur mehrere gelenkig miteinander verbundene Trägersektionen auf. In Abhängigkeit der in einem Schienenverlauf ausgebildeten Krümmungsradien gewährleisten die einzelnen Trägersektionen die Ausbildung einer Gliederkette, deren einzelne Kettenglieder bei einer Kurvenführung vorteilhaft kleine Ausscherbewegungen ausführen. Die gelenkigen Verbindungen werden vorzugsweise durch wartungsfreie Gleitlagerverbindungen hergestellt.According to a first development of the invention, the module carrier structure has a plurality of articulated carrier sections. Depending on the radii of curvature formed in a rail track, the individual support sections ensure the formation of a link chain, the individual chain links of which advantageously carry out small shearing movements during a curved track. The articulated connections are preferably made by maintenance-free sliding bearing connections.

Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung weist die Schienenführung eine in wenigstens einer Horizontalebene verlaufende Führungsbahn auf. In Horizontalebenen ausgebildete Führungsbahnen stellen die wohl einfachste Möglichkeit zur Ausbildung einer Sonnennachführmechanik dar, mit der die Photovoltaik-Module an sämtlichen Horizontalwinkeln einer Sonnenbahn ausgerichtet werden können. In Abhängigkeit der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auszurüstenden baulichen Strukturen sind jedoch auch Varianten denkbar, in denen die Führungsbahn vertikale Bahnabschnitte oder vertikale Richtungskomponenten aufweist.According to a further development of the invention, the rail guide has a guideway extending in at least one horizontal plane. Guides formed in horizontal planes are probably the easiest way to form a sun tracking mechanism with which the photovoltaic modules can be aligned at all horizontal angles of a sun track. Depending on the structural structures to be equipped with the device according to the invention, however, variants are also conceivable in which the guideway has vertical track sections or vertical directional components.

Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Modulträgerstruktur mit wenigstens einem als Werbeträger fungierenden Flächengebilde verbunden. Das Flächengebilde ist vorteilhaft dazu geeignet, aus Effizienzgründen nicht mit Photovoltaik-Modulen, einer Modulträgerstruktur bzw. deren Trägersektionen besetzte Abschnitte der Schienenführung abzudecken und die Abdeckung gleichzeitig für Werbezwecke zu nutzen. Das Flächengebilde stellt somit zum einen eine Verkleidung unbesetzter Abschnitte der Schienenführung und zum anderen einen wirksamen Schutz der in der Schienenführung gelegenen Führungsflächen gegen Witterungseinflüsse und Verunreinigungen dar. Das Flächengebilde ist insbesondere aus witterungsbeständigen Kunststoffplanen in Form von Geweben oder Folien hergestellt und vorzugsweise gemeinsam mit der Modulträgerstruktur in der Schienenführung geführt. Seine Ausbildung als Werbeträger erfolgt beispielsweise mittels Aufdrucken, Aufnähern oder Aufklebern, deren optische Elemente auch Leuchtdioden, Lichtleiter oder Reflektoren enthalten können. Insbesondere elektrischen Elementen wie Leuchtioden oder dergleichen kann ein als Nachtspeicher fungierender Akkumulator zugeordnet sein.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the module carrier structure is connected to at least one sheet acting as an advertising medium. The sheet is advantageously suitable for reasons of efficiency not to cover with photovoltaic modules, a module support structure or their support sections occupied sections of the rail guide and to use the cover at the same time for promotional purposes. The fabric thus provides, on the one hand, a covering of unoccupied sections of the rail guide and, on the other hand, effective protection of the guide surfaces against weathering and contamination in the rail guide. The fabric is made, in particular, of weather-resistant plastic sheets in the form of fabrics or films and preferably together with the module support structure guided in the rail guide. Its training as an advertising medium takes place for example by means of imprints, patches or stickers whose optical elements may also contain light-emitting diodes, light guides or reflectors. In particular, electrical elements such as light-emitting diodes or the like may be associated with a battery functioning as a night storage.

Weist die Schienenführung eine offene Führungsbahn auf, ist die Modulträgerstruktur zwischen zwei als Werbeträger fungierenden Flächengebilden angeordnet, wobei jedes Flächengebilde von einer Speicherrolle abläuft, deren Drehachse quer zur Führungsbahn der Schienenführung angeordnet ist. Die Speicherrollen weisen vorzugsweise einen federbetätigten Einziehmechanismus auf. Zum Aufrollen des Flächengebildes können jedoch auch elektrische Antriebe zur Anwendung gelangen.If the rail guide has an open guide track, the module carrier structure is arranged between two sheets acting as advertising media, each sheet running off a storage roll whose axis of rotation is arranged transversely to the guide rail of the rail guide. The storage rollers preferably have a spring-operated retraction mechanism. However, electric drives can also be used for rolling up the fabric.

Nach einer besonders einfachen und gleichwohl effizienten Weiterbildung der Erfindung weist die Schienenführung wenigstens zwei parallel zueinander verlaufende Führungsschienen auf, zwischen denen die Modulträgerstruktur aufgehängt ist. Die zwischen den Führungsschienen aufgespannte Führungsebene weist vorzugsweise eine vertikale Ausrichtung auf. Im Rahmen dieser Erfindung kann die Führungsebene jedoch wenigstens abschnittsweise eine horizontale Ausrichtung oder horizontale Richtungskomponenten aufweisen.After a particularly simple and yet efficient development of the invention, the rail guide has at least two mutually parallel guide rails, between which the module support structure is suspended. The guide plane spanned between the guide rails preferably has a vertical orientation. In the context of this invention, however, the guide plane may at least partially have a horizontal orientation or horizontal directional components.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind die Schienenführung und jede Modulträgerstruktur über wenigstens eine Höhenwinkelverstelleinrichtung miteinander verbunden. Die Höhenwinkelverstelleinrichtung weist eine Drehlageranordnung sowie eine beabstandet zur Drehlageranordnung gelegene Weggeberanordnung auf, wobei die Drehlageranordnung vorzugsweise zwischen der Modulträgerstruktur und einer ersten Führungsschiene der Schienenführung und die Weggeberanordnung zwischen der Modulträgerstruktur und einer zweiten Führungsschiene derselben Schienenführung angeordnet ist. Die Höhenwinkelverstelleinrichtung ist insbesondere bei hohen Sonnenständen dazu geeignet, die Modulträgerstruktur am Höhenwinkel auszurichten.According to another embodiment of the invention, the rail guide and each module carrier structure are connected to each other via at least one Höhenwinkelverstelleinrichtung. The Höhenwinkelverstelleinrichtung has a pivot bearing assembly and a spaced apart from the rotary bearing assembly Weggeberanordnung, wherein the rotary bearing assembly is preferably disposed between the module support structure and a first guide rail of the rail guide and the Weggeberanordnung between the module support structure and a second guide rail of the same rail guide. The Höhenwinkelverstelleinrichtung is particularly suitable for high levels of sunlight to align the module support structure at the elevation angle.

Zur Ausbildung der Weggeberanordnung wird vorgeschlagen, die Sonnennachführmechanik mit wenigstens einer elektromotorischen Antriebseinheit auszurüsten, mit welcher die die Weggeberanordnung ausbildenden Weggeber in synchroner Weise betätigbar sind. Selbstverständlich kann die Sonnennachführmechanik optional auch mit einer hydraulischen oder pneumatischen Antriebseinheit ausgerüstet sein.To form the Weggeberanordnung is proposed to equip the Sonnennachführmechanik with at least one electric motor drive unit, with which the Weggeberanordnung forming Weggeber are actuated in a synchronous manner. Of course, the sun tracking mechanism can optionally be equipped with a hydraulic or pneumatic drive unit.

Ein Ausführungsbeispiel, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:An embodiment from which further inventive features result is shown in the drawing. Show it:

1: eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem ersten Anwendungsbeispiel; und 1 a perspective view of a device according to the invention in a first application example; and

2: eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem zweiten Anwendungsbeispiel. 2 : A perspective view of the device according to the invention in a second application example.

Die 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufnahme nicht näher dargestellter Photovoltaik-Module mit einer Modulträgerstruktur 1 und einer der Modulträgerstruktur 1 zugeordneten Sonnennachführmechanik 2, die eine Schienenführung 3 aufweist. Die Modulträgerstruktur 1 weist mehrere gelenkig miteinander verbundene Trägersektionen 4 auf und ist mit einem als Werbeträger fungierenden Flächengebilde 5 verbunden. Die Schienenführung 3 weist zwei parallel zueinander verlaufende Führungsschienen 6, 7 auf, mit denen eine in einer Horizontalebene verlaufende Führungsbahn ausgebildet ist. Die Schienenführung 3 und jede Modulträgerstruktur 1 sind über eine Höhenwinkelverstelleinrichtung 8 miteinander verbunden, die aus einer Drehlageranordnung 9 sowie einer beabstandet zur Drehlageranordnung 9 gelegenen Weggeberanordnung 10 zusammengesetzt ist. Das in der 1 dargestellte Anwendungsbeispiel zeigt einen Eckausschnitt einer Gebäudefassade 11, an welcher die erfindungsgemäße Vorrichtung mit ihrer im rechten Winkel gekrümmten Schienenführung 3 verankert ist.The 1 shows the device according to the invention for receiving unspecified photovoltaic modules with a module carrier structure 1 and one of the module support structure 1 associated sun tracking mechanism 2 holding a rail guide 3 having. The module carrier structure 1 has several articulated carrier sections 4 on and is with an acting as an advertising sheet 5 connected. The rail guide 3 has two mutually parallel guide rails 6 . 7 on, with which a running in a horizontal plane guideway is formed. The rail guide 3 and each module carrier structure 1 are about a Höhenwinkelverstelleinrichtung 8th connected to each other from a rotary bearing arrangement 9 and one spaced from the pivot bearing assembly 9 located Weggeberanordnung 10 is composed. That in the 1 shown application example shows a corner of a building facade 11 on which the device according to the invention with its curved at right angles rail guide 3 is anchored.

Das in 2 dargestellte Anwendungsbeispiel zeigt einen Ausschnitt eines zylindrischen Turmsegmentes 12, an welchem die erfindungsgemäße Vorrichtung ebenfalls über ihre Schienenführung 3 verankert ist. In diesem Anwendungsbeispiel weist die Schienenführung 3 jedoch eine kreisringförmig gekrümmte Führungsbahn auf. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen versehen.This in 2 shown application example shows a section of a cylindrical tower segment 12 at which the device according to the invention also via its rail guide 3 is anchored. In this application example, the rail guide 3 However, an annular curved track on. The same components are provided with the same reference numbers.

Claims (8)

Vorrichtung zur Aufnahme von Photovoltaik-Modulen mit wenigstens einer Modulträgerstruktur und wenigstens einer der Modulträgerstruktur zugeordneten Sonnennachführmechanik, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnennachführmechanik (2) wenigstens eine Schienenführung (3) aufweist.Device for receiving photovoltaic modules having at least one module carrier structure and at least one sun tracking mechanism associated with the module carrier structure, characterized in that the sun tracking mechanism ( 2 ) at least one rail guide ( 3 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulträgerstruktur (1) mehrere gelenkig miteinander verbundene Trägersektionen (4) aufweist. Device according to claim 1, characterized in that the module carrier structure ( 1 ) several articulated support sections ( 4 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenführung (3) eine in wenigstens einer Horizontalebene verlaufende Führungsbahn aufweist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the rail guide ( 3 ) has a guideway running in at least one horizontal plane. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulträgerstruktur (1) mit wenigstens einem als Werbeträger fungierenden Flächengebilde (5) verbunden ist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the module carrier structure ( 1 ) with at least one sheet acting as an advertising medium ( 5 ) connected is. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Flächengebilde (5) von einer Speicherrolle abläuft, deren Drehachse quer zur Führungsbahn der Schienenführung (3) angeordnet ist.Device according to claim 4, characterized in that each sheet ( 5 ) runs off a storage roll whose axis of rotation transversely to the guide rail of the rail guide ( 3 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenführung (3) wenigstens zwei parallel zueinander verlaufende Führungsschienen (6, 7) aufweist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the rail guide ( 3 ) at least two mutually parallel guide rails ( 6 . 7 ) having. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenführung (3) und jede Modulträgerstruktur (1) über wenigstens eine Höhenwinkelverstelleinrichtung (8) miteinander verbunden sind.Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the rail guide ( 3 ) and each module carrier structure ( 1 ) via at least one Höhenwinkelverstelleinrichtung ( 8th ) are interconnected. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnennachführmechanik (2) wenigstens eine elektromotorische Antriebseinheit aufweist.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sun tracking mechanism ( 2 ) has at least one electric motor drive unit.
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FR3041084A1 (en) * 2015-09-15 2017-03-17 Les Traqueurs D'energies Lte SOLAR PANEL TO BE MOUNTED VERTICALLY, AND TOGETHER COMPRISING AT LEAST ONE SUCH PANEL AND AT LEAST ONE FASTENING POST.
EP3761503A1 (en) * 2019-07-01 2021-01-06 Sabine Kassner Modules with photovoltaic system
CN119135054A (en) * 2024-09-18 2024-12-13 国能联合动力技术(连云港)有限公司 Autonomous light-chasing device and method for tower

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