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Die Erfindung betrifft eine Verwendung sowie eine PV-Anordnung.
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Nach dem Stand der Technik sind sowohl Windkraftanlagen als auch Photovoltaik (PV)-Module allgemein bekannt. Damit kann elektrische Energie ohne Verbrauch fossiler Brennstoffe erzeugt werden.
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Windkraftanlagen haben eine Lebensdauer von 15 bis 20 Jahren. Danach müssen sie nach gesetzlichen Vorgaben rückgebaut werden. Die Rotorblätter von Windkraftanlagen sind im Wesentlichen aus mit Glasfasern verstärkten Kunststoffen hergestellt. Eine Entsorgung der Rotorblätter ist nur mit großem Aufwand möglich. Derzeit werden Rotorblätter mit hohem Energieaufwand geschreddert und beispielsweise als Zuschlagsstoff im Straßenbau verwendet. Die Kosten für den Rückbau und die Entsorgung von Windkraftanlagen sind hoch.
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PV-Module werden nach dem Stand der Technik auf Dächern montiert. In jüngerer Zeit werden PV-Module vermehrt auch auf Freiflächen mittels Stützvorrichtungen abgestützt. Die entsprechenden Freiflächen können hernach nicht mehr landwirtschaftlich genutzt werden. Wegen des Klimawandels und der damit einhergehenden Ertragseinbußen werden allerdings vermehrt landwirtschaftliche Flächen benötigt. Infolgedessen wird derzeit darüber nachgedacht, PV-Module in einer Höhe über landwirtschaftlich nutzbaren Flächen abzustützen, welche deren Nutzung zur Erzeugung landwirtschaftlicher Produkte ermöglicht. Die Höhe der Abstützung muss in diesem Fall so gewählt werden, dass landwirtschaftliche Maschinen unterhalb der PV-Module die Freifläche bearbeiten können. Nachteilig in diesem Fall ist allerdings, dass eine solche Stützkonstruktion zur Abstützung von PV-Modulen kostenaufwändig ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine einfach und kostengünstig herstellbare PV-Anordnung angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 5 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche.
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Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Verwendung zumindest eines Abschnitts eines Rotorblatts einer Windkraftanlage als Träger zur Aufnahme von PV-Modulen vorgeschlagen. Rotorblätter von Windkraftanlagen sind auch nach einer Einsatzzeit von 15 bis 20 Jahren noch so stabil, dass sie für eine weitere Einsatzzeit von 15 bis 20 Jahren als Träger zur Aufnahme von PV-Modulen dienen können. Die Verwendung von Rotorblättern oder Abschnitten davon als Träger zur Aufnahme von PV-Modulen und/oder Stütze zum Abstützen von PV-Modulen vermindert erheblich den Kostenaufwand zur Herstellung einer Träger- oder Stützkonstruktion für PV-Module. Auf diese Weise können Rotorblätter nachhaltig indirekt zur weiteren Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden.
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Rotorblätter oder Abschnitte davon können beispielsweise als Träger zur Aufnahme von PV-Modulen auf Flachdächern, befestigten Flächen oder dgl. abgelegt werden. Es ist auch denkbar, unter Verwendung von Rotorblättern schwimmende Plattformen herzustellen, bei denen auf den Rotorblättern oder Abschnitten davon PV-Module montiert sind. Des Weiteren kann es sein, Rotorblätter oder Abschnitte davon zur Herstellung von Dächern, insbesondere Dächern von Carports, zu verwenden, wobei die PV-Module auf den Rotorblättern oder Abschnitten davon montiert sind. Abgesehen davon können Rotorblätter oder Abschnitte davon auch zur Herstellung und/oder Verkleidung von Fassaden von Gebäuden verwendet werden. Auch in diesem Fall können sie gleichzeitig als Träger zur Aufnahme von PV-Modulen dienen. Auch zur Herstellung von Lärmschutzwänden und dgl., welche wiederum mit PV-Modulen verkleidet sein können, können Rotorblätter oder Abschnitte davon verwendet werden.
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Wegen ihrer großen Länge sind Rotorblätter von Windkraftanlagen schwer zu handeln. Vorteilhafterweise wird als Träger zur Aufnahme von PV-Modulen üblicherweise ein Abschnitt eines Rotorblatts verwendet. Zur Herstellung des Abschnitts kann ein nabenseitiger Wurzelabschnitt des Rotorblatts etwa senkrecht zu einer Längsachse des Rotorblatts abgeschnitten werden. Unter dem Begriff „nabenseitiger Wurzelabschnitt“ wird das Ende des Rotorblatts verstanden, mit dem es an der Nabe der Windkraftanlage montiert war. Zur Herstellung des Abschnitts kann auch ein die Flügelspitze umfassender Endabschnitt etwa senkrecht zur Längsachse des Rotorblatts abgeschnitten werden. Die „Längsachse“ des Rotorblatts erstreckt sich vom Wurzelabschnitt zur Flügelspitze.
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Zur Herstellung von Abschnitten kann ein Rotorblatt auch parallel zu seiner Längsachse geschnitten werden. So können tafel- oder plattenartige Segmente hergestellt werden, die z. B. als Fassadenverkleidung von Gebäuden, Lärmschutzwänden oder dgl. verwendet werden können. Abschnitte von Rotorblättern können auch mittels Verbindungsmitteln zu größeren Einheiten verbunden werden. Bei den Verbindungsmitteln kann es sich um Metallbänder handeln. Die Abschnitte können auch mittels faserverstärkten Kunststoffs miteinander verbunden werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung können aus dem Abschnitt auch mehrere gleichlange Unterabschnitte hergestellt werden. Das erleichtert weiter das Handling des Trägers. Beispielsweise können solche Unterabschnitte eine Länge von zumindest 6 m aufweisen.
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Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine PV-Anordnung vorgeschlagen, wobei auf einem erfindungsgemäßen Träger mehrere PV-Module mittels Befestigungsmitteln befestigt sind. Bei den Befestigungsmitteln kann es sich beispielsweise um Schrauben, um mittels Schrauben befestigter Modulklemmen oder dgl., handeln. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die PV-Module mittels einer Unterkonstruktion und den Befestigungsmitteln befestigt. Die Unterkonstruktion schafft eine Montagemöglichkeit für mehrere PV-Module auf einer Seite des Rotorblatts. Die Unterkonstruktion stellt zweckmäßigerweise eine im Wesentlichen plane Auflagefläche zur Befestigung mehrerer PV-Module auf der gewölbten Seite des Rotorblatts zur Verfügung. Die Auflagefläche kann durch im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Längsholme gebildet sein. Sie erstrecken sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Trägers. Solche Längsholme können ähnlich ausgestaltet sein, wie die Längsholme, welche zur Montage von PV-Modulen auf Dächern verwendet werden.
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Die Befestigungsmittel können Stützelemente umfassen, mit denen die Längsholme an der einen Seite des Rotorblatts befestigt sind. Die Stützelemente sind zweckmäßigerweise bezüglich der Auflagefläche längenveränderbar, so dass die Planheit der Auflagefläche auch bei unterschiedlichen Krümmungsradien bzw. Wölbung des Rotorblatts erhalten werden kann. Die Befestigungsmittel können auch Querholme umfassen, auf denen die Längsholme abgestützt sind, so dass sich eine gitterartige Anordnung aus Längs- und Querholmen ergibt.
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Das Rotorblatt weist eine Ober- und eine Unterseite auf, wobei die Oberseite senkrecht zur Längsachse, d.h. im Profil, einen kleineren Krümmungsradius als die Unterseite aufweist, und wobei die eine Seite die Unterseite des Rotorblatts ist. D. h. die Unterkonstruktion wird zweckmäßigerweise auf derjenigen Seite des Rotorblatts befestigt, welche weniger gekrümmt bzw. wölbt ist. Das vereinfacht die Befestigung und die Ausgestaltung der Unterkonstruktion.
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Die PV-Anordnung, umfassend einen oder mehrere Träger mit darauf befestigten PV-Modulen, kann ein Dach eines Carports oder auch mehrerer aneinander angeordneter Carports bilden. Die von den PV-Modulen erzeugte elektrische Energie kann in diesem Fall auf kurzem Weg zum Laden von elektrisch betriebenen Automobilen verwendet werden.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Träger mittels mehrerer Stützen in einer vorgegebenen Höhe über einer Freifläche, vorzugsweise einer landwirtschaftlich nutzbaren Freifläche, abgestützt. Die vorgegebene Höhe zwischen der Fläche und einer Unterseite des Trägers beträgt mindestens 2 m, vorzugsweise mindestens 5 m. Das ermöglicht eine Durchfahrt landwirtschaftlicher Maschinen unterhalb des Trägers. Sofern es sich bei der Freifläche um eine landwirtschaftlich nutzbare Fläche handelt, kann diese zur Erzeugung elektrischer Energie und landwirtschaftlicher Produkte genutzt werden.
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Der Träger ist zweckmäßigerweise lediglich an seinen beiden Enden mittels der Stützen gegen die Freifläche abgestützt. Das schafft ausreichend Freiraum zum Rangieren von Fahrzeugen unterhalb des Trägers.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Träger mit seinem einen Ende schwenkbar um eine im Wesentlichen horizontale Achse in einem an einer Stütze vorgesehenen ersten Lager gehalten. Bei dem einen Ende handelt es sich vorteilhafterweise um den Wurzelabschnitt. Bei der vorgeschlagenen Ausgestaltung wird also der Wurzelabschnitt nicht vom Rotorblatt getrennt. Er dient vielmehr dazu, den Träger schwenkbar an einer im ersten Lager aufgenommenen ersten Achse zu montieren. Zweckmäßigerweise sind die Enden, vorzugsweise die Wurzelabschnitte, zweier Träger in einander gegenüberliegender Anordnung an einer das erste Lager durchgreifenden ersten Achse montiert. Das ermöglicht eine ausbalancierte Lastverteilung. In diesem Fall können gleichzeitig zwei Träger um die Achse verschwenkt werden.
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Zur Schaffung einer stabilen Anordnung wird weiter vorgeschlagen, dass ein dem einen Ende gegenüberliegendes anderes Ende des Trägers schwenkbar in einem an einer weiteren Stütze vorgesehenen zweiten Lager gehalten ist. D. h. in diesem Fall ist der Träger also an seinen beiden Enden schwenkbar gehalten. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung sind zwei andere Enden zweier Träger in einander gegenüberliegender Anordnung im zweiten Lager gehalten. Das ermöglicht wiederum eine ausbalancierte Lastverteilung. Auf diese Weise können mehrere Träger unter Verwendung weniger Stützen schwenkbar abgestützt werden.
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Vorteilhafterweise ist ein Antrieb zum Verschwenken des zumindest einen Trägers vorgesehen. Mit dem Antrieb können selbstverständlich auch mehrere Träger, welche mittels einer gemeinsamen Achse verbunden sind, verschwenkt werden. Ein Verschwenken ermöglicht die Einstellung eines geeigneten Winkels der PV-Module zur Sonne, wodurch deren Effizienz gesteigert werden kann. Sofern die PV-Anordnung auf einer landwirtschaftlich genutzten Fläche vorgesehen ist, können bei Regen die Träger auch senkrecht gestellt werden, so dass die landwirtschaftliche Fläche gleichmäßig mit Regenwasser versorgt wird.
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Sofern einer oder mehrere Träger zur Herstellung beispielsweise eines Dachs von zumindest einem Carport verwendet werden, können auch diese Träger an ihren beiden Enden schwenkbar gehalten sein, so dass eine Einstellung eines geeigneten Winkels der PV-Module zur Sonne auch in diesem Fall möglich ist.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Schnittansicht durch eine erste Ausgestaltung,
- 2 eine Draufsicht gemäß 1,
- 3 eine teilweise Schnittansicht einer ersten PV-Anordnung,
- 4 eine Schnittansicht durch eine zweite PV-Anordnung,
- 5 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie A-A' in 4 und
- 6 eine teilweise Draufsicht auf die zweite PV-Anordnung gemäß 5.
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1 zeigt in einer Schnittansicht eine besonders einfache Ausgestaltung. Dabei wird als Träger 1 ein Abschnitt eines Rotorblatts verwendet, bei dem sowohl der Wurzelabschnitt als auch ein gegenüberliegender Endabschnitt abgeschnitten sind. Der Träger 1 liegt hier unmittelbar auf einer Freifläche bzw. einem Untergrund 2 auf. Es kann sich dabei um eine unbefestigte Fläche handeln. Wegen des Gewichts des Trägers 1 ist es nicht erforderlich, diesen auf dem Untergrund 2 gesondert zu befestigen. Der Träger 1 dient zum Verankern einer Unterkonstruktion 3, welche Längsholme 4 sowie Befestigungsmittel 5 umfasst. Mittels der Befestigungsmittel 5 sind die Längsholme 4 im Träger 1 verankert. Dazu können die Befestigungsmittel 5 beispielsweise mit Schraubbolzen am Träger 1 befestigt sein. Die Befestigungsmittel 5 sind so ausgestaltet, dass die Längsholme 4 im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Sie können insgesamt eine plane Auflagefläche zur Aufnahme von PV-Modulen 6 bilden. Zwischen den Längsholmen 4 und den Befestigungsmitteln 5 können auch (hier nicht gezeigte) Querholme vorgesehen sein, so dass eine ausreichende Anzahl von Längsholmen 4 zur Befestigung mehrerer PV-Module nebeneinander angebracht werden können (hier nicht gezeigt).
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Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Träger 1 mitsamt der Unterkonstruktion 3 und den darauf montierten PV-Modulen 6 über erste Stützen 7 gegen den Untergrund 2 abgestützt. Eine solche Anordnung kann nach Art eines Carports zum Unterstellen von einem oder mehreren Fahrzeugen dienen. In diesem Fall können die ersten Stützen 7 als Wände ausgebildet sein, auf denen hintereinander mehrere Träger 1 abgestützt sind, welche dann ein Dach des Carports bilden. Im Falle einer Verwendung des gezeigten Ausführungsbeispiels über einer landwirtschaftlichen Freifläche kann eine Höhe H zwischen dem Untergrund 2 und einer Unterseite des Trägers 1 z. B. mindestens 2 m, vorzugsweise zumindest 5 m, betragen. Das ermöglicht ein Rangieren landwirtschaftlicher Fahrzeuge unterhalb des Trägers 1.
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Die 4 bis 6 zeigen eine zweite Ausgestaltung einer PV-Anordnung. Als Träger 1 wird hier jeweils ein Abschnitt eines Rotorblatts verwendet, bei dem ein Wurzelabschnitt 8 nicht vom Rotorblatt abgeschnitten ist. In diesem Fall ist vorteilhafterweise lediglich ein die Flügelspitze umfassender Endabschnitt vom Rotorblatt abgeschnitten. Der Wurzelabschnitt 8 ist an einer in einem ersten Lager 9 gehaltenen ersten Achse 9a montiert. Das erste Lager 9 ist in einer zweiten Stütze 10 aufgenommen. Die erste Achse 9a kann das erste Lager 9 auch durchgreifen, so dass in gegenüberliegender Anordnung zwei Wurzelabschnitte 8 zweier Träger 1 daran befestigt sein können. -Anstatt der Wurzelabschnitte 8 können selbstverständlich auch abgeschnittene Enden mit der ersten Achse 9a verbunden sein.
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Dritte Stützen 11 können jeweils mit einem zweiten Lager 12 versehen sein. Im zweiten Lager 12 ist eine zweite Achse 12a aufgenommen, an welcher ein dem Wurzelabschnitt 8 gegenüberliegendes anderes Ende 13 des Trägers 1 befestigt ist. Auch die zweite Achse 12a kann das zweite Lager durchgreifen, so dass daran zwei andere Enden 13 befestigt sein können. Es kann aber auch sein, dass jedes andere Ende 13 mittels einer separate zweite Achse 12a im zweiten Lager gehalten ist (siege 4). Mittels eines hier nicht gezeigten Antriebs ist es möglich, die beiden Träger 1 z. B. um die erste Achse 9a zu verschwenken. Mit dem Antrieb können die Träger 1 so verschwenkt werden, dass die PV-Module 6 in einem geeigneten Winkel bezüglich der Sonne gestellt werden können.
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5 zeigt eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie A-A' in 4. Daraus ist ersichtlich, dass die zweiten Stützen 10, ebenso wie die hier nicht gezeigten dritten Stützen 11, miteinander verkettet sein können, so dass eine Vielzahl von Trägern 1 parallel zueinander in der vorgeschlagenen PV-Anordnung gehalten werden können.
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Die ersten Stützen 7 können aus Abschnitten eines oder mehrerer Rotorblätter hergestellt sein.
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6 zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß 4, wobei hier der Übersichtlichkeit halber, die Unterkonstruktion 3 und die darauf aufgenommenen PV-Module 6 weggelassen sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Träger
- 2
- Untergrund
- 3
- Unterkonstruktion
- 4
- Längsholm
- 5
- Befestigungsmittel
- 6
- PV-Modul
- 7
- erste Stütze
- 8
- Wurzelabschnitt
- 9
- erstes Lager
- 9a
- erste Achse
- 10
- zweite Stütze
- 11
- dritte Stütze
- 12
- zweites Lager
- 12a
- zweite Achse/n
- 13
- anderes Ende
- H
- Höhe