DE20207855U1

DE20207855U1 - Halte- und Einstellvorrichtung für Solarmodule

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Publication number: DE20207855U1
Application number: DE20207855U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2012-05-22

Description

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Halte- und Einstellvorrichtung für Solarmodule

Die Erfindung betrifft eine Halte- und Einstellvorrichtung für auf unterschiedlichem Untergrund aufzustellende im Neigungswinkel veränderbare Solarmodule, Kollektoren, Absorber , Reflektoren usw. auf Dächer verschiedenster Ausführung und Neigung von Gebäuden aber auch zu ebener Erde.

Halterungen, Befestigungs- und Nachführeinrichtungen für Kollektoren, Absorber, Reflektoren, Fotovoltaikmodule usw. sind vielfältig bekannt.

Dabei sind die einfachsten Anlagen so gestaltet, dass sie unter optimalem Neigungswinkel so ausgerichtet und fest auf einem Gestell montiert sind, um die maximale Sonneneinstrahlung zu erfassen und so über eine längere Zeit einen günstigen Wirkungsgrad der Anlage zu erzielen. Diese Anlagen sind in unseren Breiten nach Süden unter einem Neigungswinkel von etwa 45 Grad ausgerichtet und befinden sich auf Hausdächern, auf eigenst dafür errichteten Gestellen oder zu ebener Erde.

Diese Einrichtungen ermöglichen nur um die Mittagszeit eine optimale Sonneneinstrahlung, also für ca. 2 Stunden. Auch ist die 45 Grad-Neigung nur ein Mittelwert, da in Europa im Jahresverlauf der Sonnenhöchststand zwischen 18 und 65 Grad über Horizont schwankt. Durch die Abweichung des Einfallswinkels der Sonnenstrahlung schwankt der Wirkungsgrad über Tages- und Jahresverlauf erheblich.

Weiterhin sind Anlagen der genannten Art mit Nachstellvorrichtungen zum Nachstellen des Neigungswinkels von Solarmodulen beispielsweise aus dem Gebrauchsmuster DE 89 00

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Ul bekannt. Hier wird am oberen Ende einer senkrecht stehenden Säule ein waagerechtes Rohr befestigt, an dem ein Trägerrahmen mittels Rohrschellen befestigt ist, welche die Lagerschalen bilden. Durch lockern der Schellenschrauben läßt sich der Trägerrahmen auf dem Rohr verdrehen und somit die Neigung der Solarmodule verändern. Diese sind im Modulträger mittels lösbarer Klemmvorrichtungen wie Kunststoffbacken und Rändelschrauben befestigt. Diese Vorrichtungen sind sehr materialaufwendig und kostenintensiv. Eine permanente, dem jeweiligen Sonnenstand entsprechende Nachführung, ist nicht möglich.

Eine verbesserte elektrisch betriebene Nachführeinrichtung für Solarmodule wird im Gebrauchsmuster DE 88 11 780 Ul offenbart. In einem kompakten Metallgestell aus Profilstreben ist eine zur Erdachse parallel verlaufend geneigte Rotorachse zweifach gelagert, auf der Trägerprofile für hierauf geklemmte Solarelemente befestigt sind. Die Drehbewegung wird von Endschaltern gesteuert, die einen von einer Zeitschaltuhr geschalteten Stellmotor zu- und abschalten. Diese Vorrichtung wird u.a. auf Dachflächen nach Süden ausgerichtet mittels Stützen montiert. Sie ist konstruktiv und technologisch sehr aufwendig und erlaubt die Nachführbewegung in nur einer Richtung. Eine andere Nachführeinrichtung zum Nachführen eines KoI-lektors, Absorbers usw. nach dem Stand der Sonne mit einem um eine erste Drehachse und einem um eine zweite Drehachse drehbaren flächenhaften Träger ist aus dem Gebrauchsmuster DE 200 21 890 Ul bekannt. Dabei ist die Drehbewegung des Trägers um die erste Drehachse mechanisch an die Drehbewegung um die zweite Drehachse gekoppelt. Die Nachführung in beiden Ebenen entsprechend dem Stand der Sonne erfolgt automatisch.
Auch diese Vorrichtung ist konstruktiv und technologisch

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aufwendig und somit kostenintensiv. Die Verwendung für großflächige Kollektor-, Absorber- oder Fotovoltaikanlagen auf Dächern von Gebäuden ist auch aus Stabilitätsgründen nicht denkbar.
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Aufgabe der Erfindung ist die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und eine weitere Halte- und Einstellvorrichtung für derartige Anlagen zu schaffen, die konstruktiv und technologisch bei stark vereinfachter Ausführung stabil und kostengünstig herstellbar und montierbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bis 9 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird das Modul als tragendes Element in die Gesamtvorrichtung integriert, so dass ein konstruktiver Verbund entsteht, welcher den bisherigen Kombinationen aus Unterbaukonstruktion und befestigtem Modul statisch gleichwertig ist. Ein Trägerrahmen für Module ist somit nicht erforderlich, wodurch die Vorrichtung konstruktiv und technologisch erheblich einfacher und somit kostengünstiger ist.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen Fig. 1: die Seitenansicht

Fig. 2: die Einzelheit &ldquor;Z"
Fig. 3: eine weitere Ausführung der Erfindung

Die Erfindung besteht im Wesentlichen aus einem gerahmten Modul 2, einem Lagerbock 4, einem Unterteil 3 und einer

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Stütze 7.

Auf einem Unterteil 3, das aus korrosionsbeständigem Material als Platte oder auch in Skelettbauweise aus Profilmaterial ausgeführt sein kann, sind Lagerböcke 4 im vorzugsweise Halfenprofil 3a in bekannter Weise lösbar befestigt, z.B. mittels Schraubverbindung. Bei Solaranlagen für Dächer können die Halfenprofile 3a direkt an einer Haltevorrichtung des Daches befestigt sein, wobei kein Unterteil 3 benötigt wird. Die Lagerböcke 4 können winklig oder umgekehrt T-förmig ausgebildet sein. Sie nehmen im senkrecht nach oben stehenden Teil einen vorteilhaft eingepreßten Hartmetallbolzen 5 mit Lagerzapfen 5a auf, der je nach auftretender Belastung unterschiedlich dimensioniert ist, z.B. mit verstärktem Zapfen.

Zwischen den Lagerböcken 4 sind Module 2 auf den Lagerzapfen 5a schwenkbar gelagert, wodurch Modulzeilen entstehen. Hierzu sind im Unterteil 3 des von einem Rahmen gefaßten Moduls 2 Lagerbuchsen 6a in Lagerbohrungen 6 vorteilhaft austauschbar befestigt, die vorzugsweise aus Kunststoff mit Selbstschmiereigenschaften bestehen. Die Lagerbuchsen 6a können durchgängig oder mit einem Bund gefertigt sein. Bei einer anderen Ausführung sind die Lagerzapfen 5a direkt in den Lagerbohrungen 6 gelagert. Der Rahmen 1 ist vorteilhaft ein Profilrahmen aus AIuminium, Edelstahl oder verzinktem Eisenblech gefertigt und bildet zusammen mit den zellenförmig zu einer Solarzellenfläche verbundenen Solarzellenträger eine in sich stabile verwindungsbeständige tragende Einheit, wie aus Figur 1 und Figur 3 ersichtlich.

Eine andere Ausführung der Erfindung sieht vor, die Lagerbuchsen 6a in Aufnahmewinkeln 9 oder anderen nicht dargestellten Halterungen aufzunehmen, die als Einzelteile am Rahmen 1 beispielsweise durch Klemm-, Schraub-

verbindungen usw. befestigt oder Bestandteil einer Hilfsauflage sind, die ebenfalls beidseitig auf Lagerzapfen 5a der Lagerböcke 4 schwenkbar gelagert sind. In entsprechendem Abstand zu den Lagerpunkten der Module ist vorteilhaft in der Mitte derer Rückseiten eine Stütze beweglich gelagert, die an ihrem Oberteil einen sich über alle Module 2 erstreckenden Unterzug 8 trägt, auf dem die Module 2 stabil aufliegen. Bei einer einstückigen Strebe ist deren Länge so bemessen, dass die Module 2 den optimalen Einstrahlungswinkel der Sonne erfassen. Dem Stand der Sonne folgend wird die Strebe 7 entsprechend von Hand geschwenkt, so dass der Neigungwinkel der Module 2 verändert wird.
Komplizierte Ausführungen der Erfindung verwenden an Stelle einer Strebe 7 mit fester Länge höhenverstellbare Stützvorrichtungen. Diese können teleskopartig verlängerbar sein, z.B. in Verbindung mit hydraulisch oder pneumatisch wirkenden Verstellmotoren. Mechanisch verstellbare Getriebe wie Zweischläge oder Scherengetriebe in Verbindung mit einem Stellmotor mit Spindeltrieb ermöglichen ebenfalls eine effektive Einstellung der Neigung der Module 2 zum Stand der Sonne. Die Stellmotoren können mit elektronischen Nachführeinrichtungen verbunden sein.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das im Rahmen 1 gefaßte Modul 2 als tragendes Teil in die Gesamtvorrichtung so integriert, dass ein konstruktiver Verbund entsteht, welcher bekannten Kombinationen aus Unterbau und befestigtem Modul gleichwertig ist, in dem horizontale Kräfte in Richtung der Modulflächen von den gerahmten Modulen 2 selbst aufgenommen werden und vertikale Kräfte in Richtung der Flächennormalen durch einen durchgehenden Unterzug 8 und in der wirksamen Länge verstellbaren Stütze 7 aufgebracht werden.

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Ein Teil des beweglichen Lagers im Fußpunkt des Rahmens 1, nämlich die Lagerbohrung 6 und die langzeitbeständige selbstschmierende Lagerbuchse 6a sind Bestandteil des Moduls 2. Zwischen den in den Halfenprofilen 3a längsverschiebbaren Lagerböcken 4 können gerahmte Module 2 unterschiedlicher Breiten und somit verschiedener Typen aufgenommen werden. Das macht die erfindungsgemäße Vorrichtung universell einsetzbar.

Claims

1. Halte- und Einstellvorrichtung für Solarmodule, bestehend aus einem auf beliebigem Untergrund aufstellbaren Trägergestell in Leichtbauweise und einem dem Stand der Sonne nachführbaren neigbaren Trägerrahmen für Kollektoren, Absorber, Reflektoren und Fotovoltaikanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rahmen (1) für zu einem Modul (2) vereinigte Solarelemente an seinem Fußpunkt zu beiden Seiten mit Lagerbohrungen (6) für Lagerzapfen (5a) in ihren Halterungen eines Unterteils (3) verschiebbaren Lagerböcke (4) und einem im oberen Drittel befindlichen Anlenkpunkt für eine Stütze (7) zu einer statisch stabilen Baugruppe vereinigt sind.

2. Halte- und Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Aufnahmewinkel (9) mit Lagerbohrungen (6) bzw. Lagerbuchsen (6a) am Fußpunkt des Rahmens (1) zu beiden Seiten befestigt sind.

3. Halte- und Einstellvorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Lagerbohrungen (6) Lagerbuchsen (6a) befestigt sind.

4. Halte- und Einstellvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerböcke (4) mit seitlich abstehenden Lagerzapfen (5a) eingepreßter Hartmetallbolzen (5) versehen sind.

5. Halte- und Einstellvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze (7) mit einem hinter alle Solarmodule (2) führenden Unterzug (8) versehen ist.

6. Halte- und Einstellvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze (7) längenverstellbar ist.

7. Halte- und Einstellvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze (7) pneumohydraulisch verlängerbar ist.

8. Halte- und Einstellvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze (7) ein mit Fremdantrieb versehenes Scherengetriebe ist.

9. Halte- und Einstellvorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fremdantrieb ein Stellmotor mit Spindeltrieb ist.