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WO2003038349A1 - Solaranlage - Google Patents

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Publication number
WO2003038349A1
WO2003038349A1 PCT/EP2002/011851 EP0211851W WO03038349A1 WO 2003038349 A1 WO2003038349 A1 WO 2003038349A1 EP 0211851 W EP0211851 W EP 0211851W WO 03038349 A1 WO03038349 A1 WO 03038349A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solar
solar system
connecting element
supporting structure
units
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2002/011851
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Löschmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10162116A external-priority patent/DE10162116B4/de
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to EP02782987A priority Critical patent/EP1444467A1/de
Priority to MXPA04004069A priority patent/MXPA04004069A/es
Priority to AU2002346870A priority patent/AU2002346870B2/en
Priority to US10/493,371 priority patent/US7000608B2/en
Publication of WO2003038349A1 publication Critical patent/WO2003038349A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/45—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with two rotation axes
    • F24S30/452—Vertical primary axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10—Special components
    • F24S2030/13—Transmissions
    • F24S2030/136—Transmissions for moving several solar collectors by common transmission elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S25/10—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules extending in directions away from a supporting surface
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Definitions

  • the invention relates to a solar system with the features mentioned in the preamble of claim 1.
  • Solar modules consist of a large number of solar cells assembled into a module and are used for the direct generation of electrical energy from solar energy.
  • Solar collectors most commonly the flat collectors, serve as a device for converting solar energy into heat.
  • a solar system for electrical energy generation consists of a permanently installed photovoltaic generator, a string inverter and a grid feed. If the solar generator is illuminated by the sun, it supplies electricity. This is then fed into the existing power grid via the inverter.
  • the daily output of a permanently installed system is made up of global rays in the mornings and afternoons. and the midday from the direct radiation, whereby the irradiation power changes constantly with the angle of incidence of the sun to the solar module.
  • Long-term measurements have shown that the energy yield for permanently installed solar modules corresponds to five times the installed generator output. The factor 5 applies to 15 hours of sunshine in the summer months.
  • two-axis tracking solar systems are usually used in practice.
  • a solar system is described in DE-GBM 297 07 201.
  • the solar modules are guided to the course of the sun essentially around an axis of rotation arranged vertically to the earth's surface.
  • the daily output of this solar system at sunrise is about 30 minutes (time for the return) from the global radiation and for the rest of the day from the direct sunlight.
  • the object of the invention is to provide an inexpensive, technically simple to implement, low-maintenance tracking device for a solar system.
  • the coupling and transmission of the actuating movement takes place by means of at least one mechanical transmission means through support frames attached to the support structures of the solar units.
  • a solar system which can consist, for example, of 50 solar units with their associated supporting structures, each with 8 m 2 solar modules and / or solar collectors, for example a total of 400 m 2 solar module or solar collector area, requires due to the possible coupling and transmission of the actuating movement by the mechanical transmission means only one engine, one gearbox and one control unit with control unit.
  • the solar units can be implemented much more simply by reducing the necessary technical equipment on the coupled respective solar units, as a result of which a considerable cost reduction is also achieved.
  • Figure 1 is a schematic representation of a solar system consisting of two solar units in the west orientation
  • Figure 2 is a schematic representation (top view) of a transmission means of two solar units in a starting position, for example south-facing;
  • Figure 3 is a schematic representation (top view) of the transmission means of two solar units after rotation from south to east
  • Figure 4 is a schematic representation (top view) of a transmission means of two solar units after rotation from south to west;
  • Figure 5 is a schematic representation (top view) of two horizontally arranged transmission means of two solar units and a vertically arranged transmission means of another solar unit;
  • FIG. 6 shows a schematic illustration (top view) of a possible arrangement of a solar system
  • Figure 7 is a schematic representation of a guide element
  • Figure 8 is a schematic representation of an adjusting and bearing element
  • Figure 9 is a schematic representation of a height adjustment of the solar system.
  • FIG. 1 shows a coupled solar system, consisting of the solar units 10 2 6 and 10 27 .
  • the solar system is oriented to the west in FIG. 1.
  • the structure of the solar units 10 2S and 10 27 is identical, so that the following description is based on the solar unit 10 26 .
  • the solar unit 10 26 consists of a fastening means 12, by means of the the solar unit 10 26 is fixed on a solid surface.
  • the fastening means 12 is, for example, concreted into a concrete foundation or can be attached, for example, directly to a corresponding substructure.
  • a support structure 14 is rotatably mounted on the fastening means 12.
  • the rotatably mounted support structure 14 is guided with low friction by means of a slide bearing 28 on the fastening means 12, the slide bearing 28 simultaneously serving for vertical alignment of the support structure 14.
  • An adjustment and bearing element 30 placed on the head side of the fastening means 12 carries the supporting structure 14 and enables its rotational movement vertically around the fastening means 12.
  • the adjusting and bearing element 30 serves at the same time for adjusting and mounting the supporting structure 14. It is in height variably configurable.
  • the support structure 14 also has an adjusting device 26, by means of which solar modules and / or solar collectors 16 can be adjusted.
  • the adjustment device 26 can be used to adjust an inclination angle 34 of the solar modules and / or solar collectors 16 manually or automatically by means of an adjustment carried out by an adjusting means. With automatic adjustment, it is ensured that a solar incidence angle of 90 ° is always set on the solar modules and / or solar collectors 16. If the adjusting device 26 is carried out manually, the most favorable angle of inclination of the solar modules and / or is adjusted seasonally Solar panels 16 according to the season.
  • the solar unit 10 2 ⁇ also has a transmission means 32 which is arranged essentially at right angles to the support structure 14. FIG.
  • FIG. 1 shows the transmission means 32, consisting of a support frame 22, which consists of support arms 18 and guide elements 20 associated with each support arm, and a connecting element 24.
  • the support frame 22 has, in particular, four support arms 18A, 18B, 18C and 18D, which in particular can each be implemented offset by 90 °.
  • the arrangement of four support arms described is only a preferred embodiment.
  • Embodiments with support frames 22 are also conceivable that have no support arms 18A-D.
  • all conceivable elements by means of which connecting elements 24 can be carried can be attached directly to the support structure 14 as a replacement for the carrying frame 22.
  • Each support arm 18A, 18B, 18C and 18D has the guide element 20, the guide element 20 having guide grooves 36 for guiding the connecting element 24.
  • the guide grooves 36 are not shown in Figure 1 for reasons of clarity.
  • the illustration and description are shown in FIG. 7.
  • the connecting element 24 is in particular a rope, two solar units 10 2S , 10 27 preferably being designed with two ropes 24A and 24B for reasons of uniform force acting on the supporting structure 14. Further embodiments of connecting elements 24 are conceivable. It can also be designed using belts, chains or linkage.
  • each connecting element 24 is fastened to a predetermined guide element 20 of the support arms 18A or 18B or 18C or 18D.
  • a support arm 18 is shown in Figure 7.
  • FIG. 7 shows the guide grooves 36 of the connecting element 24, which are arranged in the guide elements 20.
  • Each connecting element 24 has an attachment point on the solar unit 10 26 and the solar unit 10 27 on the guide element 20 belonging to the support arms 18A or 18B or 18C or 18D of the respective solar unit.
  • An adjusting means 38 not shown in FIG. 1, enables a rotation on both sides about a vertical axis of the supporting structure 14 up to 360 °. A manual adjustment movement of the support structure 14 can also be carried out.
  • a motor can be arranged as the adjusting means 38, the illustration of which has been omitted in FIG. 1 since it is not relevant to the invention.
  • FIG. 2 shows the transmission means 32 of the two solar units 10 26 and 10 2 .
  • a possible starting position is shown in FIG. 2, in which the solar units 10 26 and 10 7 or the installed solar modules, for example, face south are aligned.
  • FIG. 2 shows the arrangement of the support arms 18A, 18B, 18C and 18D of the solar units 10 26 and 10 27 as well as the connecting element 24A and the connecting element 24B, in particular in a rope version.
  • connecting element 24A is attached to the guide elements 20 of the support arm 18C of the solar unit 10 2 6 and 10 27 .
  • FIG. 2 shows the connecting element 24B, which is attached on the one hand to the solar unit 10 2 6 on the guide element 20 of the support arm 18A and on the other hand to the solar unit 10 2 on the guide element 20 of the support arm 18A.
  • FIG. 2 also shows in its entirety the fastening means 12 and the rotatably mounted support structure 14, of which the support arms 18A-D, starting for both solar units 10 2 G 10 2 , are shown.
  • FIG. 3 also shows the solar units 10 26 and 10 2 , which are coupled to one another by the connecting elements 24A and 24B. In FIG. 3, however, the transmission means 32 are shifted in the direction of rotation 40 (east direction).
  • FIG. 3 a support frame 22, consisting of a support arm 18A with the associated guide element 20, is shown as an example in the solar unit 10 2 .
  • the fastening means 12 and the supporting structure 14 supplement FIG. 3.
  • FIG. 4 shows, in accordance with FIG. 3, an actuating movement in the direction of rotation 40 (west direction) of the solar units 10 26 and 10 27 using the transmission means 32. It is clear from FIG. 4 that, analogously to FIG. 3, the connecting element 24A of the solar unit 10 2s is displaced by 90 °. Analogously to the solar unit 10 2 6, the 90 ° rotation of the solar unit 10 2 in the direction of rotation 40 (west direction) and the displacement of the connecting element 24B.
  • the connecting elements 24A and 24B are secured by the guide on the guide elements 20 of the support arms 18A, 18B, 18C, 18D.
  • the fastening means 12 and the supporting structure 14 are shown in full.
  • the support arm 18B with the guide element 20 forms a support frame 22, for example.
  • Figure 5 also shows a top view of a vertical extension, starting from the starting position of the solar units 10 2s and 10 27 described in FIG. 2.
  • the representation is again based on the transmission means 32.
  • the solar unit 10 26 here has a further solar unit 10 1 6 added in the vertical direction. In this way, an expansion or reduction of solar units in a solar system is possible.
  • the solar units 10 26 and 10 ⁇ 6 are connected by means of the connecting elements 24C and 24D.
  • FIG. 5 illustrates that between the support arms 18A and 18B and the associated guide elements 20 of the solar unit 10 26 , four partial areas of the connecting elements 24A, 24B, 24C and 24D are already guided in the guide grooves 36 of the respective guide elements 20.
  • the solar unit 10 2 6 still has two degrees of freedom. Assuming the arrangement of two further solar units on the degrees of freedom, taking into account the similar arrangement of two connecting elements 24 per solar unit 10 ⁇ after further consistent consideration, it is imperative that between the support arms 18A / 18B and 18B / 18C as well as 18C / 18D and 18A / 18D the solar unit 10 2s each four sub-areas of the connecting elements 24 are carried by the guide elements 20 belonging to the support arms 18A-D. The connection elements 24 are guided in the guide grooves 36 of the guide elements 20.
  • the subareas between the support arms 18A / 18B and 18B / 18C and 18C / 18D and 18A / 18D are formed by eight connecting elements 24 when five solar units are arranged, the solar unit 10 26 being arranged centrally in FIG.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a possible set-up of a solar system consisting of a number of solar units 10 ⁇ .
  • the representation of the fastening means 12 with the associated support structure 14 and the support arms 18 is shown schematically.
  • the coupling of an actuating means 38 to a preferred solar unit 10 is also shown . All other arrangements of the solar units 10 ⁇ and the actuating means 38 are conceivable.
  • the arrangement of the solar system in FIG. 6 consists of thirty-six solar units, a significant advantage of this arrangement being that, starting from the actuating means 38, a maximum of five transmission steps are necessary in all directions. This configuration is particularly advantageous for an even distribution of forces within a solar system.
  • the solar units 10 ls and 10 4S are steps coupled via the solar units 10 26 , 10 34 , 10 40 and 10 44 .
  • a coupling between solar unit 10 ⁇ 6 and solar unit 10 42 via the solar units 10 2 6, 10 3 , 10 40 and 10 4 ⁇ is realized with five transmission steps.
  • FIG. 7 shows the guide element 20 already mentioned, which is fastened to the support arms 18.
  • the guide element 20 has the guide grooves 36.
  • FIG. 7 shows an example of two connecting elements 24 in the guide grooves 36.
  • FIG. 8 shows a possible design of the adjustment and bearing element 30 already mentioned, which is arranged as an exchangeable element in the head of the fastening means 12. Due to the variable design, in particular the height of the adjusting and bearing element 30, it is possible to adjust the height of the support structure 14 shown in FIG. The measure of interchangeability of the adjustment and bearing elements 30 serves above all Compensation of tolerances from the assembly of the fastening means 12 and the support structures 14.
  • a smooth transmission of the rotary movements and thus realized simultaneous tracking between the solar units 10 ⁇ is given, in particular, on the assumption of an exact, almost tolerance-free alignment of all solar units 10 ⁇ .
  • the transmission which is as frictionless as possible, is realized in the exemplary embodiment by a bushing 44.
  • the bushing 44 is designed in a U-shape, which results in lateral guides.
  • the socket is made in particular from a low-friction plastic. Other solutions and materials are conceivable.
  • FIG. 9 shows a possible height adjustment of the solar system to inclined and uneven terrain surfaces.
  • the adaptation is achieved by different lengths of the fastening means 12 or by deflecting rollers 42.
  • the first possibility of height adjustment by means of height adjustment of the fastening means 12 is shown in FIG. 9 between the solar units 10 26 , 10 34 and 10 40 .
  • the second possibility of height adjustment with at least one deflection roller 42 for deflecting the connecting elements 24 is using two Deflection rollers 42 between the solar units 10 40 and 10 4 shown.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage mit wenigstens zwei Solareinheiten (10xx), wobei jede der Solareinheiten (10xx), ein Befestigungsmittel (12) und eine darauf drehbar gelagerte Tragkonstruktion (14) umfasst, auf der Solarmodule und/oder Solarkollektoren (16) befestigbar sind und die über ihre im Wesentlichen vertikal zur Erdoberfläche angeordnete Drehachse dem Sonnenlauf nachführbar ist. Es ist vorgesehen, dass die Tragkonstruktion (14) wenigstens einer der Solareinheiten (10xx) mittels mindestens eines mechanischen Übertragungsmittels (32) zur Übertragung einer Stellbewegung mit mindestens einer weiteren Tragkonstruktion (14) einer Solareinheit (10xx) verbunden ist.

Description

Solaranlage
Die Erfindung betrifft eine Solaranlage mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
In der Solartechnik sind neben fest installierten Solaranlagen Systeme bekannt, mittels denen Photo- voltaikmodule, auch kurz als Solarmodule bezeichnet, oder Solarkollektoren ein- oder zweiachsig der Sonne nachgeführt werde .
Solarmodule bestehen aus einer Vielzahl von zu einem Modul zusammengesetzten Solarzellen und dienen zur direkten Erzeugung von Elektroenergie aus Sonnenenergie.
Solarkollektoren, am verbreitetsten die Flachkollektoren, dienen als Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme .
Eine Solaranlage zur Elektroenergieerzeugung besteht aus einem fest montierten Photovoltaikgenerator, einem Stringwechselrichter und einer Netzeinspeisung. Wird der Solargenerator von der Sonne beschienen, liefert er Strom. Dieser wird dann über den Wechsel- richter in das vorhandene Stromnetz eingespeist. Die Tagesleistung einer fest installierten Anlage setzt sich vormittags und nachmittags aus der Globalstrah- lung und über die Mittagszeit aus der Direktstrahlung zusammen, wobei die Einstrahlungsleistung sich mit dem Einfallswinkel der Sonne zum Solarmodul ständig verändert. Langzeitmessungen haben ergeben, dass der Energieertrag bei fest installierten Solarmodulen dem Fünffachen der installierten Generatorleistung entspricht. Der Faktor 5 gilt bei einer 15-stündigen Sonneneinstrahlung in den Sommermonaten.
Um einen Energiemehrertrag gegenüber einer fest installierten Solaranlage zu erzielen, werden in der Praxis meist zweiachsig nachgeführte Solaranlagen genutzt. Eine solche Solaranlage ist in dem DE-GBM 297 07 201 beschrieben. Durch eine dem Sonnenstand nachgeführte zylindrische Drehvorrichtung werden die Solarmodule im Wesentlichen um eine vertikal zur Erdoberfläche angeordnete Drehachse dem Sonnenlauf nachgeführt. Neben der vertikalen Verstellung ist bei zweiachsigen Solaranlagen eine Nachführung der Solar- module bezüglich einer horizontalen Achse möglich. Damit sind die Solarmodule der Solaranlage immer im Winkel von 90° zur Sonne ausgerichtet. Die Tagesleistung dieser Solaranlage setzt sich bei Sonnenaufgang zirka 30 Minuten (Zeit für den Rücklauf) aus der Glo- balstrahlung und für den Rest des Tages aus der Direkteinstrahlung der Sonne zusammen. Die Praxis ergibt, dass der Energieertrag dem 12fachen der installierten Generatorleistung entspricht. Dieser Faktor 12 gilt ebenfalls bei einer 15-stündigen Sonnenein- Strahlung in den Sommermonaten. Zur Durchführung der Drehbewegung muss für eine beschriebene Solaranlage von beispielsweise 50 Solarmodulen ä 85 Wp = 4.250 Wp nur ein Tagesenergieverbrauch des Antriebes dieser Anlage von 3 bis 6 Wh angesetzt werden.
Nachweismessungen und Ertragsberechnungen zeigen, dass sich der Ertrag einer nachgeführten zweiachsigen Solaranlage um zirka 30 % erhöht.
Die Nachteile der dem Sonnenstand nachgeführten Anlagen bestehen jedoch darin, dass sie relativ teuer sind, da sie über eine Steuereinrichtung zur Nachführung der Solarmodule sowie über Motoren und Getriebe verfügen müssen. Der erhöhte Energieertrag und der damit verbundene finanzielle Vorteil wird jedoch durch die erhöhten Mehrkosten der Anlage aufgehoben, so dass nachgeführte Solaranlage auf dem wachsenden Solarmarkt bisher kaum Marktanteile erringen konnten.
Bei größeren zu installierenden Leistungen ist eine Installation von mehreren Solareinheiten zu einer Solaranlage notwendig, wobei jede der Solaranlagen mit dem notwendigen Equipment für die Sonnenstand- Nachführung ausgerüstet ist. Hohe Investitions- und Wartungskosten sind die Folge.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige, technisch einfach zu realisierende, wartungsarme Nachführungseinrichtung für eine Solaranlage zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Solaranlage mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass mehrere Solareinheiten mechanisch zu einer Solaranlage koppelbar sind, so dass eine Stellbewegung, hervorgerufen durch ein Stellmittel, nur einer der Solareinheiten zur Nachführung aller gekoppelten Solareinheiten führt, entfallen vorteilhafterweise die mehrfach notwendigen Getriebe, Motoren und Steuergeräte, die bei einer ungekoppelten Einzelaufstellung für jede Solareinheit separat benötigt werden. Die spezifischen Investitionskosten sinken.
Erfindungsgemäß erfolgt die Kopplung und Übertragung der Stellbewegung mittels mindestens eines mechanischen Übertragungsmittels durch an den Tragkonstruktionen der Solareinheiten angebrachte Tragegestelle.
Eine Solaranlage, die beispielsweise aus 50 Solareinheiten mit ihren zugehörigen Tragkonstruktionen mit jeweils 8 m2 Solarmodulen und/oder Solarkollektoren, also beispielsweise insgesamt 400 m2 Solarmodul- oder Solarkollektorfläche, bestehen kann, benötigt durch die mögliche Kopplung und Übertragung der Stellbewegung durch das mechanische Übertragungsmittel nur einen Motor, ein Getriebe und ein Steuergerät mit Steuereinheit .
Ferner ist vorteilhaft, dass durch die Reduzierung der notwendigen technischen Ausrüstung an den gekoppelten jeweiligen Solareinheiten die Solareinheiten wesentlich einfacher ausführbar sind, wodurch eben- falls eine erhebliche Kostensenkung erreicht wird.
Insgesamt führen die deutlich geringeren Investitionskosten dieser mechanisch gekoppelten nachgeführ- ten Solaranlagen beispielsweise bei Photovoltaik- Anlagen zu geringeren Solar-Stromgestehungskosten.
Die Rentabilität der Solaranlage wird dadurch deut- lieh erhöht, da zusätzlich der spezifische Wartungsaufwand wesentlich reduziert wird.
Ferner sind mit diesem System bereits installierte Anlagen durch einfaches Ankoppeln weiterer Solarein- heiten beliebig erweiterbar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Solaranlage, bestehend aus zwei Solareinheiten in Westausrichtung;
Figur 2 eine schematische Darstellung (Draufsicht) eines Übertragungsmittels von zwei Solareinheiten in einer Ausgangsposition, beispielsweise Südausrichtung;
Figur 3 eine schematische Darstellung (Draufsicht) des Übertragungsmittels von zwei Solareinheiten nach Drehung von Südrichtung auf Ostrichtung; Figur 4 eine schematische Darstellung (Draufsicht) eines Übertragungsmittels von zwei Solareinheiten nach Drehung von Südrichtung auf Westrichtung;
Figur 5 eine schematische Darstellung (Draufsicht) von zwei horizontal zueinander angeordneten Übertragungsmitteln von zwei Solareinheiten und einem dazu vertikal angeordneten Übertragungsmittel einer weiteren Solareinheit;
Figur 6 eine schematische Darstellung (Draufsicht) einer möglichen AufStellungsform einer So- laranläge;
Figur 7 eine schematische Darstellung eines Führungselementes;
Figur 8 eine schematische Darstellung eines Justier- und Lagerelementes und
Figur 9 eine schematische Darstellung einer Höhenanpassung der Solaranlage .
Figur 1 zeigt eine gekoppelte Solaranlage, bestehend aus den Solareinheiten 1026 und 1027. Die Solaranlage ist in Figur 1 nach Westen ausgerichtet . Die Solareinheiten 102S und 1027 sind in ihrem Aufbau iden- tisch, so dass die nachfolgende Beschreibung anhand der Solareinheit 1026 erfolgt. Die Solareinheit 1026 besteht aus einem Befestigungsmittel 12, mittels dem die Solareinheit 1026 auf einem festen Untergrund befestigt ist. Dabei ist das Befestigungsmittel 12 beispielsweise in ein Betonfundament einbetoniert oder ist beispielsweise direkt auf einer korrespondieren- den Unterkonstruktion anbringbar. Auf dem Befestigungsmittel 12 ist eine Tragkonstruktion 14 drehbeweglich gelagert. Die drehbeweglich gelagerte Tragkonstruktion 14 ist mittels eines Gleitlagers 28 am Befestigungsmittel 12 reibungsarm geführt, wobei das Gleitlager 28 gleichzeitig zur vertikalen Ausrichtung der Tragkonstruktion 14 dient. Ein auf der Kopfseite des Befestigungsmittels 12 aufgesetztes Justier- und Lagerelement 30 trägt die Tragkonstruktion 14 und ermöglicht deren Drehbewegung vertikal um das Befes- tigungsmittel 12. Das Justier- und Lagerelement 30 dient gleichzeitig zur Justierung und Lagerung der Tragkonstruktion 14. Es ist in seiner Höhe variabel gestaltbar.
Die Tragkonstruktion 14 weist weiterhin eine Versteileinrichtung 26 auf, mittels der Solarmodule und/oder Solarkollektoren 16 verstellbar sind. Über die Versteileinrichtung 26 ist eine Anpassung eines Neigungswinkels 34 der Solarmodule und/oder Solar- kollektoren 16 manuell oder automatisch durch eine von einem Stellmittel ausgeführte Verstellung durchführbar. Bei automatischer Verstellung ist gewährleistet, dass stets ein Sonneneinfallswinkel von 90° auf die Solarmodule und/oder Solarkollektoren 16 ein- gestellt ist. Bei manueller Ausführung der Versteileinrichtung 26 erfolgt eine saisonale Einstellung des günstigsten Neigungswinkels der Solarmodule und/oder Solarkollektoren 16 nach der Jahreszeit. Die Solareinheit 102ε weist ferner ein Übertragungsmittel 32 auf, welches im Wesentlichen rechtwinklig zu der Tragkonstruktion 14 angeordnet ist. Figur 1 zeigt das Übertragungsmittel 32, bestehend aus einem Tragegestell 22, welches aus Tragarmen 18 und jedem Tragarm zugehörigen Führungselementen 20 und einem Ver- bindungselement 24 besteht. Das Tragegestell 22 weist insbesondere vier Tragarme 18A, 18B, 18C und 18D auf, die insbesondere jeweils um 90° versetzt ausführbar sind. Die beschriebene Anordnung von vier Tragarmen stellt lediglich eine bevorzugte Ausführungsform dar. Es sind zudem Ausführungsformen mit Tragegestellen 22 denkbar, die keine Tragarme 18A-D aufweisen. So kön- nen beispielsweise alle denkbaren Elemente, mittels denen Verbindungselemente 24 tragbar sind, als Ersatz für die Tragegestelle 22 direkt an der Tragkonstruktion 14 befestigt sein.
Jeder Tragarm 18A, 18B, 18C und 18D weist das Führungselement 20 auf, wobei das Führungselement 20 zur Führung des Verbindungselementes 24 Führungsnuten 36 aufweist. Die Führungsnuten 36 sind in Figur 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt. Die Dar- Stellung und Beschreibung erfolgt in Figur 7. Das Verbindungselement 24 ist insbesondere ein Seil, wobei zwei Solareinheiten 102S, 1027 aus Gründen der gleichmäßigen Krafteinwirkung auf die Tragkonstruktion 14 bevorzugt mit zwei Seilen 24A und 24B ausge- führt sind. Dabei sind weitere Ausführungsformen von Verbindungs- elementen 24 denkbar. So ist ferner eine Ausführung mittels Riemen, mittels Ketten oder mittels gliedri- ger Gestänge ausführbar.
Jedes Verbindungselement 24 ist - wie erwähnt - an einem vorbestimmten Führungselement 20 der Tragarme 18A oder 18B oder 18C oder 18D befestigt. Ein Tragarm 18 ist in Figur 7 dargestellt. Figur 7 zeigt die Füh- rungsnuten 36 des Verbindungselementes 24, die in den Führungselementen 20 angeordnet sind. Jedes Verbindungselement 24 hat einen Anschlagpunkt an der Solareinheit 1026 und der Solareinheit 1027 an dem zu den Tragarmen 18A oder 18B oder 18C oder 18D der jeweili- gen Solareinheit zugehörigen Führungselement 20.
Ein in Figur 1 nicht näher dargestelltes Stellmittel 38 ermöglicht eine beidseitige Drehung um eine vertikale Achse der Tragkonstruktion 14 bis zu 360°. Fer- ner ist eine manuelle Stellbewegung der Tragkonstruktion 14 ausführbar.
Als Stellmittel 38 ist insbesondere ein Motor anord- bar, auf dessen Darstellung in Figur 1 verzichtet wurde, da er bezüglich der Erfindung nicht relevant ist .
Figur 2 zeigt das Übertragungsmittel 32 der zwei Solareinheiten 1026 und 102 . Dabei ist in Figur 2 eine mögliche Ausgangsposition dargestellt, bei der die Solareinheiten 1026 und 107 beziehungsweise die installierten Solarmodule beispielsweise nach Süden ausgerichtet sind. Figur 2 zeigt die Anordnung der Tragarme 18A, 18B, 18C und 18D der Solareinheiten 1026 und 1027 sowie das Verbindungselement 24A und das Verbindungselement 24B, insbesondere in einer Seil- ausführung.
Es ist ersichtlich, dass das Verbindungselement 24A an den Führungselementen 20 des Tragarmes 18C der Solareinheit 1026 und 1027 angeschlagen ist.
Analog zu den Ausführungen zum Verbindungselement 24A zeigt Figur 2 das Verbindungselement 24B, welches einerseits an der Solareinheit 1026 am Führungs- element 20 des Tragarmes 18A und andererseits an der Solareinheit 102 am Führungselement 20 des Tragarmes 18A angeschlagen ist.
Figur 2 zeigt ferner vervollständigend das Befestigungsmittel 12 und die drehbeweglich gelagerte Trag- konstruktion 14, von der die Tragarme 18A-D, abgehend für beide Solareinheiten 102G 102 , dargestellt sind.
Figur 3 zeigt ebenfalls die Solareinheiten 1026 und 102 , die durch die Verbindungselemente 24A und 24B miteinander gekoppelt sind. In Figur 3 sind jedoch die Übertragungsmittel 32 in Drehrichtung 40 (Ost- richtung) verlagert.
Aus Figur 3 wird im Unterschied zu Figur 2 die Funk- tionsweise deutlich. Die jeweiligen Tragarme 18A, 18B, 18C und 18D der Solareinheit 102ε sind um 90° in Drehrichtung 40 verlagert. Analog dazu verlagern sich die Tragarme der Solareinheit 1027 des Übertragungs- mittels 32 entsprechend. Alle Zwischenstellungen sind möglich.
Vervollständigend ist in Figur 3 in der Solareinheit 102 beispielhaft ein Tragegestell 22, bestehend aus einem Tragarm 18A mit dem zugehörigen Führungselement 20 dargestellt. Das Befestigungsmittel 12 und die Tragkonstruktion 14 ergänzen Figur 3.
Figur 4 zeigt entsprechend Figur 3 eine Stellbewegung in Drehrichtung 40 (Westrichtung) der Solareinheiten 1026 und 1027 anhand der Übertragungsmittel 32. Durch Figur 4 wird deutlich, dass analog zu Figur 3 das Verbindungselement 24A der Solareinheit 102s um 90° verlagert ist. Analog zur Solareinheit 1026 erfolgt die 90°-Drehung der Solareinheit 102 in Drehrichtung 40 (Westrichtung) und die Verlagerung des Verbindungselementes 24B.
Die in Figur 4 dargestellte Drehrichtung 40 nach Westen entspricht der Figur 1.
Die Verbindungselemente 24A und 24B sind durch die Führung an den Führungselementen 20 der Tragarme 18A, 18B, 18C, 18D gesichert. Vervollständigend sind das Befestigungsmittel 12 und die Tragkonstruktion 14 dargestellt. Der Tragarm 18B mit dem Führungselement 20 bildet beispielhaft ein Tragegestell 22.
Figur 5 zeigt ferner in einer Draufsicht eine vertikale Erweiterung, ausgehend von der Ausgangsposition der in Figur 2 beschriebenen Solareinheiten 102s und 1027. Die Darstellung erfolgt wiederum anhand der Übertragungsmittel 32. Der Solareinheit 1026 ist hier eine weitere Solareinheit 10ι6 in vertikaler Richtung hinzugefügt. In dieser Art und Weise ist eine Erweiterung beziehungsweise Reduzierung von Solareinheiten einer Solaranlage möglich.
Es ist ersichtlich, dass entsprechend den bisherigen Erläuterungen die Solareinheiten 1026 und 10ι6 mittels den Verbindungselementen 24C und 24D verbunden sind.
Figur 5 verdeutlicht, dass zwischen den Tragarmen 18A und 18B und den zugehörigen Führungselementen 20 der Solareinheit 1026 bereits vier Teilbereiche der Verbindungselemente 24A, 24B, 24C und 24D in den Führungsnuten 36 der jeweiligen Führungselemente 20 geführt sind.
In Figur 5 weist die Solareinheit 1026 noch zwei Freiheitsgrade auf. Unter der Voraussetzung der Anordnung von zwei weiteren Solareinheiten an den Freiheitsgraden ist unter Berücksichtigung der gleichartigen Anordnung von zwei Verbindungselementen 24 je Solareinheit 10χχ nach weiterer konsequenter Überlegung zwingend, dass zwischen den Tragarmen 18A/18B und 18B/18C sowie 18C/18D und 18A/18D der Solareinheit 102s jeweils vier Teilbereiche der Verbindungs- elemente 24 von den zu den Tragarmen 18A-D zugehöri- gen Führungselementen 20 getragen werden. Die Führung der Verbindungselemente 24 erfolgt in den Führungsnuten 36 der Führungselemente 20.
Die Teilbereiche zwischen den Tragarmen 18A/18B und 18B/18C sowie 18C/18D und 18A/18D werden bei Anordnung von fünf Solareinheiten, wobei die Solareinheit 1026 in Figur 5 zentral angeordnet ist, von acht Verbindungselementen 24 gebildet.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen AufStellungsform einer Solaranlage, bestehend aus einer Anzahl von Solareinheiten 10χχ. Hierbei ist aus Übersichtlichkeitsgründen die Darstellung der Befestigungsmittel 12 mit der zugehörigen Trag- konstruktion 14 und den Tragarmen 18 schematisch dargestellt. Dargestellt ist ferner die Ankopplung eines Stellmittels 38 an eine bevorzugte Solareinheit 10ιe. Alle anderen Anordnungen der Solareinheiten 10χχ und des Stellmittels 38 sind denkbar.
Die AufStellungsform der Solaranlage in Figur 6 besteht aus sechsunddreißig Solareinheiten, wobei ein wesentlicher Vorteil dieser Aufstellung darin besteht, dass ausgehend vom Stellmittel 38 in alle Richtungen maximal fünf Übertragungsschritte notwendig sind. Diese AufStellungsform ist für eine gleichmäßige Kräfteverteilung innerhalb einer Solaranlage besonders vorteilhaft.
Zwei Beispiele verdeutlichen diese Aussage. So sind die Solareinheiten 10ls und 104S über fünf Übertra- gungsschritte über die Solareinheiten 1026, 1034, 1040 und 1044 miteinander gekoppelt.
Als zweites Beispiel ist mit fünf Übertragungsschrit- ten eine Kopplung zwischen Solareinheit 10ι6 und Solareinheit 1042 über die Solareinheiten 1026, 103 , 1040 und 104χ realisiert.
Figur 7 zeigt das bereits erwähnte Führungselement 20, welches an den Tragarmen 18 befestigt ist. Das Führungselement 20 weist die Führungsnuten 36 auf.
Aus der Beschreibung der Figur 5 ist entnehmbar, dass eine sternförmige Anordnung und Ankopplung von fünf Solareinheiten mittels acht Verbindungselementen 24 erreicht ist . Damit sind zur Führung von acht Verbindungselementen 24 acht Führungsnuten 36 notwendig.
Die Ausführung der Eührungsnuten 36 gewährleistet gleichzeitig die Zentrierung der Verbindungselemente
24. Figur 7 zeigt beispielhaft zwei ausgeführte Verbindungselemente 24 in den Führungsnuten 36.
Figur 8 zeigt eine mögliche Bauform des bereits er- wähnten Justier- und Lagerelementes 30, welches als austauschbares Element im Kopf des Befestigungs- mittels 12 angeordnet ist. Durch die variable Gestaltung, insbesondere der Bauhöhe des Justier- und Lagerelementes 30, ist es möglich, die in Figur 8 dargestellte Tragkonstruktion 14 in ihrer Höhe zu justieren. Die Maßnahme der Austauschbarkeit der Justier- und Lagerelemente 30 dient vor allen Dingen dem Ausgleich von Toleranzen aus der Montage der Befestigungsmittel 12 und der Tragkonstruktionen 14.
Eine reibungsfreie Übertragung der Drehbewegungen und somit realisierte gleichzeitige Nachführung zwischen den Solareinheiten 10χχ ist insbesondere unter der Voraussetzung einer exakten, nahezu toleranzfreien Ausrichtung aller Solareinheiten 10χχ gegeben.
Die möglichst reibungsfreie Übertragung ist im Ausführungsbeispiel durch eine Buchse 44 realisiert. Die Buchse 44 ist, um gleichzeitig die Justierung zu gewährleisten, in einer U-Form ausgeführt, wodurch seitliche Führungen entstehen. Die Buchse ist insbe- sondere aus einem reibungsarmen Kunststoff ausgeführt. Andere Lösungen und Materialien sind denkbar.
Figur 9 zeigt eine mögliche Höhenanpassung der Solaranlage an geneigte und ungleichmäßige Geländeoberflä- chen. Die Anpassung wird durch unterschiedliche Längen der Befestigungsmittel 12 oder durch Umlenkrollen 42 erreicht.
Die erste Möglichkeit der Höhenanpassung mittels Höhenanpassung der Befestigungsmittel 12 ist in Figur 9 zwischen den Solareinheiten 1026, 1034 und 1040 dargestellt .
Die zweite Möglichkeit der Höhenanpassung mit mindes- tens einer Umlenkrolle 42 zur Umlenkung der Verbindungselemente 24 ist unter Verwendung von zwei Umlenkrollen 42 zwischen den Solareinheiten 1040 und 104 dargestellt.
Im Ausführungsbeispiel ist bezüglich der angegebenen Drehrichtungen 40 keine explizite Beschreibung der Nordrichtung enthalten. Durch vollständige Drehbarkeit der Solareinheiten 10χχ um ihre vertikale Achse ist eine Installation auf der Nordhalbkugel und Südhalbkugel möglich.
Bezugszeichenliste
10χχ Solareinheit
12 Befestigungsmittel
14 Tragkonstruktion
16 Solarkollektor/Solarmodule
18A-D Tragarme
20 Führungselemente
22 Tragegestell
24A-D Verbindungselement
26 VerStelleinrichtung
28 Gleitlager
30 Justier- und Lagerelement
32 Übertragungsmittel
34 Neigungswinkel
36 Führungsnuten
38 Stellmittel
40 Drehrichtung
42 Umlenkrolle
44 Buchse

Claims

Patentansprüche
1. Solaranlage mit wenigstens zwei Solareinheiten (10χχ) , wobei jede der Solareinheiten (10χχ) ein Befestigungsmittel (12) und eine darauf drehbar gela- gerte Tragkonstruktion (14) umfasst, auf der Solarmodule und/oder Solarkollektoren (16) befestigbar sind und die über ihre im Wesentlichen vertikal zur Erdoberfläche angeordnete Drehachse dem Sonnenlauf nachführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonstruktion (14) wenigstens einer der Solareinheiten (10χχ) mittels mindestens eines mechanischen Übertragungsmittels (32) zur Übertragung einer Stell- bewegung mit mindestens einer weiteren Tragkonstruktion (14) einer Solareinheit (lOxx) verbunden ist.
2. Solaranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonstruktion (14) mittels eines Gleitlagers (28) und eines Justier- und Lagerelementes (30) geführt von einer Buchse (44) auf dem Befes- tigungsmittel (12) drehbeweglich gelagert ist.
3. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonstruktion (14) eine VerStelleinrichtung (26) für die Solarmodule und/oder Solarkollektoren (16) aufweist.
4. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteileinrichtung (26) eine Anpassung des Neigungswinkels (34) der Solarmodule und/oder Solarkollektoren (16) über manuelle oder eine durch ein Stellmittel ausgeführte Verstellung ermöglicht, so dass ein Sonneneinfallwinkel von 90° auf die Solarmodule und/oder Solarkollektoren (16) einstellbar ist.
5. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungs- mittel (32) im Wesentlichen rechtwinkelig zur der Tragkonstruktion (14) angeordnet ist.
6. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungs- mittel (32) aus mindestens einem Tragegestell (22) besteht, welches aus mindestens einem Tragarm (18) und mindestens einem Führungselement (20) besteht und mindestens ein Verbindungselement (24) aufweist.
7. Solaranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragegestell (22) vier Tragarme (18A, 18B, 18C, 18D) , die jeweils um 90° versetzt sind, aufweist.
8. Solaranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Führungselemente (20) am Ende jedes Tragarms (18A, 18B, 18C, 18D) befinden und zur Führung des Verbindungselementes (24) Führungsnuten (36) aufweisen.
9. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (24) ein Seil ist.
10. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (24) ein Riemen ist.
11. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (24) eine Kette ist.
12. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsele- ment (24) ein gliedriges Gestänge ist.
13. Soläranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (24) beidseitig an den jeweiligen Führungsele- menten (20) der Tragarme (18A-D) änschlagbar ist.
14. Solaranlage nach Anspruch 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede Solareinheit (10χχ) mit zwei Verbindungselementen (24) verbindbar ist.
15. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellbewegung manuell und/oder durch ein Stellmittel (38) ausführbar ist und jede Position der Sonne durch beidseitige Drehung der Tragkonstruktion (14) einstellbar ist.
16. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (38) ein Motor, insbesondere ein Elektromotor, ist.
17. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhenanpassung durch eine Veränderung der Länge der Befestigungsmittel (12) oder durch mindestens eine Umlenkrolle (42) erreichbar ist.
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