AT524677B1

AT524677B1 - Trägerstruktur für ein Photovoltaikmodul

Info

Publication number: AT524677B1
Application number: ATA50797/2021A
Authority: AT
Inventors: Eckel Ing Bernd
Original assignee: Bernd Eckel
Priority date: 2021-10-05
Filing date: 2021-10-05
Publication date: 2022-08-15
Also published as: WO2023056492A1; AT524677A4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Trägerstruktur (1) für Photovoltaikmodule (2), aufweisend ein Profil (3), welches einerseits mit einem Untergrund wie einer Dachkonstruktion (13) und andererseits mit einem Photovoltaikmodul (2) verbindbar ist, wobei das Profil (3) mindestens ein Rohr (4) sowie zumindest eine Kontaktfläche (5) enthält. Um eine besonders hohe Effizienz zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest ein Wärmeleitblech (6) mit einem Photovoltaikmodul-Kontaktbereich (7) mit den Kontaktflächen (5) verbunden ist, welches über den Photovoltaikmodul-Kontaktbereich (7) mit einem Photovoltaikmodul (2) verbindbar ist, sodass über das Wärmeleitblech (6) eine Wärmeübertragung vom Photovoltaikmodul (2) an ein im Rohr (4) geführtes Medium ermöglicht ist.

Description

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Trägerstruktur für ein Photovoltaikmodul

Die Erfindung betrifft eine Trägerstruktur für ein Photovoltaikmodul, aufweisend ein Profil, welches einerseits mit einem Untergrund wie einer Dachkonstruktion und andererseits mit einem Photovoltaikmodul verbindbar ist, wobei das Profil mindestens ein Rohr sowie

zumindest eine Kontaktfläche enthält.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Trägerstrukturen für Photovoltaikmodule der eingangs genannten Art bekannt geworden. Dabei ist es stets ein Ziel, eine Unterkonstruktion wie beispielsweise einen Dachaufbau derart mit dem Photovoltaikmodul zu verbinden, dass eine hohe Stabilität gegeben ist. Aus dem Dokument

DE 10 2010 013 673 A1 ist darüber hinaus auch eine Haltevorrichtung für Photovoltaikmodule bekannt geworden, welche an einen Kühlkreislauf anschließbar ist, um die Photovoltaikmodule einerseits zu kühlen und andererseits eine Wärme der dem

Sonnenlicht ausgesetzten Photovoltaikmodule nutzbar machen zu können.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass mit Vorrichtungen des Standes der Technik einerseits nur eine unzureichende Effizienz erreicht wird. Andererseits sind Vorrichtungen des

Standes der Technik auch kompliziert und aufwendig in einer Montage.

Hier setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Trägerstruktur der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher eine besonders hohe energetische

Effizienz erreichbar ist und welche zudem einfach montierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Trägerstruktur der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher zumindest ein Wärmeleitblech mit einem PhotovoltaikmodulKontaktbereich mit den Kontaktflächen verbunden ist, welches über den Photovoltaikmodul-Kontaktbereich mit einem Photovoltaikmodul verbindbar ist, sodass über das Wärmeleitblech eine Wärmeübertragung vom Photovoltaikmodul an ein im Rohr

geführtes Medium ermöglicht ist.

Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass durch einen flächigen Kontakt zwischen dem Wärmeleitblech einerseits und dem Profil andererseits eine besonders günstige

Wärmeübertragung ermöglicht ist, wodurch das Photovoltaikmodul gut kühlbar ist bzw.

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eine Wärme vom Photovoltaikmodul besonders effizient an ein im Rohr des Profils

geführtes Wärmeträgermedium übertragen werden kann.

Üblicherweise ist der Kontaktbereich am Profil, an welchem das Wärmeleitblech mit dem Profil zur Wärmeübertragung verbindbar ist, flächig und eben ausgebildet. Dadurch kann eine günstige Wärmeübertragung erreicht werden. Bevorzugt beträgt eine Länge des Kontaktbereichs in einem Querschnitt zumindest 50 %, insbesondere zumindest 70 %, eines Durchmessers des Rohres. Weiter ist es für eine gute Wärmeübertragung vorteilhaft, wenn der Kontaktbereich vom Rohr um weniger als 70 % des Durchmessers

des Rohres beabstandet ist.

Günstig ist es, wenn zumindest zwei Wärmeleitbleche vorgesehen sind, welche sich beidseits einer Längsachse des Profils erstrecken, um eine Wärmeübertragung von bzw. Zu Bereichen der Photovoltaikmodule zu ermöglichen, die beidseits der Längsachse

angeordnet und von der Längsachse beabstandet sind.

Besonders günstig ist es, wenn die Wärmeleitbleche derart ausgebildet sind, dass ein Photovoltaikmodul-Kontaktbereich der Wärmeleitbleche sich nahezu über eine gänzliche Rückseite der Photovoltaikmodule bzw. Solarmodule der Photovoltaikmodule, also

elektrisch aktive Teile der Photovoltaikmodule, erstrecken können.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das zumindest eine Wärmeleitblech winkelförmig, insbesondere L-förmig, ausgebildet ist. Das Wärmeleitblech kann dann einerseits seitlich am Profil und andererseits vollflächig rückseitig an den Photovoltaikmodulen angeordnet

werden.

Das Profil kann grundsätzlich auf verschiedenste Weise ausgebildet sein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Profil durch ein Aluminiumbauteil, insbesondere ein Strangpressprofil, gebildet ist. Das Wärmeleitblech ist bevorzugt durch ein Blech mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet, insbesondere durch ein Aluminiumblech oder ein

Kupferblech.

Günstig ist es, wenn das Profil zumindest einen, vorzugsweise zumindest zwei, entlang

der Längsachse verlaufende Schraubkanäle aufweist, in welche Schrauben

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einschraubbar sind, insbesondere um ein Anschlussstück für das Rohr stirnseitig an das Profil anschrauben zu können. Die Schraubkanäle sind üblicherweise unmittelbar an das Rohr angrenzend positioniert. Dadurch kann das Profil an einer beliebigen Stelle abgelängt bzw. abgeschnitten und stirnseitig ein Anschlussstück angeschraubt werden, über welches Anschlussstück eine Flüssigkeit wie ein Wärmeträgermedium in das Rohr einbringbar ist bzw. über welches Anschlussstück eine Zu- oder eine Ableitung mit dem Rohr verbindbar sind. Beispielsweise können zwei, drei oder vier Schraubkanäle regelmäßig um das Rohr verteilt im Profil vorgesehen sein. Die Schraubkanäle können ein Gewinde aufweisen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass Schrauben in die Schraubkanäle eingeschraubt werden, welche in Aluminium selbstschneidend sind. Dadurch kann das Profil auf besonders einfache Weise durch Strangpressen gebildet

werden.

Im Profil ist ein Rohr angeordnet bzw. bildet das Profil ein innenliegendes Rohr, um durch das Profil ein Wärmeträgermedium führen zu können, welches Wärme von den Photovoltaikmodulen aufnimmt und beispielsweise an einen Warmwasserkreis oder dergleichen abgeben kann. Ein besonders einfacher Aufbau ist ermöglicht, wenn im Profil zwei endseitig verbundene Rohre vorgesehen sind. Es kann dann eine gesonderte Leitung entfallen, mit welcher ein durch das Rohr im Profil gefördertes Medium anderseits rückgefördert wird. Eines der Rohre bildet somit einen Vorlauf und das andere einen Rücklauf.

Günstig ist es, wenn der Photovoltaikmodul-Kontaktbereich mit den Kontaktflächen durch eine oder mehrere Heat-Pipes verbunden ist, in welchen insbesondere Wasser, Alkohol, Ammoniak, Kohlendioxid und/oder Propan angeordnet ist. Mit Heat-Pipes, in welchen ein Phasenübergang für eine günstige Wärmeübertragung genutzt wird, kann eine besonders vorteilhafte Wärmeübertragung zwischen dem Photovoltaik-Kontaktbereich bzw. dem

Solarmodul einerseits und den Kontaktflächen des Profils andererseits erreicht werden.

Es hat sich bewährt, dass das zumindest eine Wärmeleitblech seitlich und/oder kopfseitig mit dem Profil form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden, insbesondere

angeschraubt oder angeklebt ist. Dadurch ist eine gute Wärmeübertragung gewährleistet.

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Zur Erreichung eines guten Wärmeübergangs zwischen dem Wärmeleitblech einerseits und dem Photovoltaikmodul andererseits ist bevorzugt vorgesehen, dass das Wärmeleitblech über eine Wärmeleitpaste, einen Wärmeleitkleber und/oder eine

Wärmeleitfolie mit dem Photovoltaikmodul verbunden ist.

Das Wärmeleitblech kann grundsätzlich auf verschiedenste Weisen ausgebildet sein. Es hat sich bewährt, dass das Wärmeleitblech u-förmig, trapezförmig, mit Rippen und/oder mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist. Dadurch kann einerseits eine erforderliche

mechanische Stabilität und andererseits ein günstiger Wärmeübergang erreicht werden.

Eine besonders einfache Montage ist ermöglicht, wenn das Profil kopf- und/oder bodenseitig einen Schlitz zur Befestigung mit einer Hammerkopfschraube aufweist. Das Profil kann mit der Hammerkopfschraube somit einerseits an einer Unterkonstruktion wie einer Dachkonstruktion und andererseits kopfseitig mit einem Rahmen eines

Photovoltaikmoduls verbunden werden.

Günstig ist es, wenn eine Feder vorgesehen ist, mit welcher das Wärmeleitblech gegen ein mit der Trägerstruktur verbundenes Photovoltaikmodul drückbar ist, wobei die Feder bevorzugt einerseits mit dem Wärmeleitblech und andererseits mit dem Profil verbunden ist. Dadurch ist ein besonders guter Kontakt uns somit ein geringer Wärmeübergangswiderstand zwischen dem Photovoltaikmodul und dem Wärmeleitblech

erreichbar.

Die Feder kann grundsätzlich durch jedes Bauteil gebildet werden, mit welchem das Wärmeleitblech gegen das Photovoltaikmodul gedrückt werden kann. Besonders günstig ist es, wenn die Feder durch ein elastisch vorgespanntes Metallbauteil, insbesondere ein

gebogenes Blech gebildet ist.

Bevorzugt wird die Feder derart mit dem Profil einerseits und dem Wärmeleitblech andererseits verbunden, dass die Feder samt Wärmeleitblech verformt werden, wenn ein Photovoltaikmodul bestimmungsgemäß mit dem bzw. den Wärmeleitblechen verbunden wird. Die elastische Verformung des Wärmeleitbleches bewirkt somit eine Kraft in der Feder, welche das Wärmeleitblech gegen das Photovoltaikmodul bzw. gegen das

Solarmodul des Photovoltaikmoduls presst.

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Bei einer Photovoltaikkonstruktion, welche ein Photovoltaikmodul aufweist, welches über eine Trägerstruktur mit einer Unterkonstruktion, insbesondere einer Dachkonstruktion,

verbunden ist, ist es günstig, wenn die Trägerstruktur erfindungsgemäß ausgebildet ist.

Es kann dadurch eine gute Kühlung des Photovoltaikmoduls und eine effiziente Erwärmung eines im Profil geführten Mediums beispielsweise zur

Brauchwassererwärmung erreicht werden.

Eine besonders einfache Montage ergibt sich, wenn der Rahmen des Photovoltaikmoduls kopfseitig mit dem Profil verbunden ist, insbesondere über Hammerkopfschrauben. Der Rahmen des Photovoltaikmoduls hält üblicherweise ein elektrisch aktives Solarmodul des

Photovoltaikmoduls, welches beispielsweise als Glas-Solarmodul ausgebildet sein kann.

Günstig ist es, wenn das Wärmeleitblech einerseits mit der Kontaktfläche des Profils und andererseits mit einer Rückseite eines Solarmoduls des Photovoltaikmoduls, insbesondere mit einer Rückseite eines Photovoltaik-Glases des Photovoltaikmoduls, verbunden ist. So ist eine effiziente Kühlung eines elektrisch aktiven Teils des Photovoltaikmoduls, also eines Solarmoduls, günstig, um eine hohe Effizienz des

Solarmoduls zu erreichen.

Bevorzugt ist eine Feder vorgesehen, welche das Wärmeleitblech gegen die Rückseite des Solarmoduls drückt. Dadurch wird ein guter Wärmeübergang zwischen

Wärmeleitblech und Solarmodul sichergestellt.

Günstig ist es, wenn die Feder einerseits mit dem Profil und andererseits mit dem Wärmeleitblech verbunden ist. Die Feder wird somit vom Profil gegen das Wärmeleitblech

abgestützt, wodurch eine stabile und gleichzeitig einfache Konstruktion erreicht ist.

Es hat sich bewährt, dass die Feder durch ein elastisch verformtes, vorgespanntes, Metallbauteil gebildet ist. Beispielsweise kann die Feder durch ein elastisch verformtes

Blech gebildet sein.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Blechlänge des Photovoltaikmodul-Kontaktbereichs

in einer Richtung normal zu einer Längsachse des Profils, zumindest 20 % einer

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Modullänge des Photovoltaikmoduls entlang dieser Richtung entspricht. Eine Erstreckung des Photovoltaikmodul-Kontaktbereichs entlang einer Längsachse des Profils entspricht üblicherweise einer Erstreckung des Photovoltaikmoduls bzw. des Solarmoduls des Photovoltaikmoduls entlang dieser Richtung, sodass eine großflächige Kühlung des

Solarmoduls ermöglicht ist.

Wenngleich grundsätzlich eine Lagerung eines Photovoltaikmoduls über nur eine Trägerstruktur möglich ist, ist bevorzugt vorgesehen, dass ein Photovoltaikmodul über zumindest zwei Trägerstrukturen, insbesondere vier Trägerstrukturen, mit der Unterkonstruktion verbunden ist. Üblicherweise weist dann jede der Trägerstrukturen zumindest zwei Wärmeleitbleche auf, die jeweils etwa 25 % einer entsprechenden Breite des Photovoltaikmoduls abdecken, um das Photovoltaikmodul annähernd vollflächig

rückseitig kühlen zu können.

Es hat sich bewährt, dass eine Rückseite des Solarmoduls des Photovoltaikmoduls, insbesondere eine Rückseite eines Photovoltaik-Glases des Photovoltaikmoduls, zu mindestens 50 %, insbesondere zu mindestens 80 %, von einem PhotovoltaikmodulKontaktbereich eines oder mehrerer Wärmeleitbleche bedeckt ist, um eine großflächige Wärmeübertragung zu erreichen. Dadurch ist eine besonders großflächige Kühlung des

Solarmoduls ermöglicht, wodurch eine hohe Effizienz erreicht wird.

Günstig ist es, wenn das Wärmeleitblech über eine Wärmeleitpaste, einen

Wärmeleitkleber und/oder eine Wärmeleitfolie mit dem Photovoltaikmodul verbunden ist.

Es kann allerdings auch vorteilhaft sein, wenn das Wärmeleitblech durch einen Luftspalt vom Solarmodul des Photovoltaikmoduls beabstandet ist, sodass eine Wärmeübertragung über Konvektion ermöglicht ist. Natürlich ist dadurch eine Kombination einer

Wärmeübertragung durch Konvektion sowie durch Wärmeleitung möglich.

Die erfindungsgemäße Photovoltaikkonstruktion kann grundsätzlich im Freiland sowie auf

Gebäuden aller Art angebracht werden, insbesondere auf Hallendächern.

Bei einem Gebäude, insbesondere einer Halle, mit einer Photovoltaikkonstruktion, welche

an einer Unterkonstruktion, insbesondere einem Dachaufbau, angebracht ist, ist

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bevorzugt vorgesehen, dass die Photovoltaikkonstruktion erfindungsgemäß ausgebildet ist. Grundsätzlich kann die Photovoltaikkonstruktion natürlich an einem Gebäude

jedweder Art angebracht werden, also beispielsweise auch an einem Wohnhaus.

Eine erfindungsgemäße Photovoltaikkonstruktion kann grundsätzlich an verschiedensten Orten eingesetzt werden. Bevorzugt wird eine solche Photovoltaikkonstruktion an einem Gebäude, insbesondere einem Wohnhaus, eingesetzt. Es hat sich bewährt, dass eine erfindungsgemäße Photovoltaikkonstruktion an einem Dach eines Gebäudes angebracht

wird.

Üblicherweise ist vorgesehen, dass das Rohr des Profils Teil eines Primärkreises für ein Wärmeträgermedium ist, wobei eine Umwälzpumpe vorgesehen ist, mit welcher das Wärmeträgermedium, beispielsweise ein Propylenglykol-Wasser-Gemisch oder reines Wasser, im Primärkreis förderbar ist, wobei insbesondere ein Wärmetauscher vorgesehen ist, in welchem Wärme vom Primärkreis an einen Sekundärkreis und/oder einen Wärmespeicher, beispielsweise ein Brauchwasser und/oder eine Heizung wie eine

Schwimmbad-Heizung, übertragbar ist.

Somit ist eine kontinuierliche Wärmeübertragung auf einfache Weise möglich. Insbesondere bei Einsatz eines Profils mit zwei Rohren ist bevorzugt vorgesehen, dass ein erstes Rohr des Profils einen Vorlauf und ein zweites Rohr des Profils einen Rücklauf bildet und die Rohre endseitig verbunden sind. Dies ermöglicht einen besonders

einfachen Aufbau.

Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Photovoltaikkonstruktion in Verbindung mit einer Sole-Wärmepumpe eingesetzt, sodass die Solarmodule zur Erreichung eines besonders hohen Wirkungsgrades auf eine Temperatur weit unter einer Umgebungstemperatur abgekühlt werden. Beispielsweise kann in den Rohren des Profils eine Flüssigkeit mit einer Vorlauftemperatur von weniger als 0°C befindlich sein. Dadurch

kann ein besonders hoher Wärmeertrag erzielt werden.

Günstig ist es, wenn eine Temperatur des Wärmeträgermediums in einem Vorlauf, vor Eintritt in das Rohr eines Profils weniger als 20°C, insbesondere weniger als 10°C,

bevorzugt weniger als 0°C, beträgt.

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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele. In den Zeichnungen, auf welche dabei

Bezug genommen wird, zeigen:

Fig. 1 ein erstes Profil einer erfindungsgemäßen Trägerstruktur;

Fig. 2 ein Detail eines über eine erfindungsgemäße Trägerstruktur gelagerten Photovoltaikmoduls;

Fig. 3 und 4 ein über zwei erfindungsgemäße Trägerstrukturen gelagertes Photovoltaikmodul;

Fig. 5 ein weiteres erfindungsgemäßes Profil einer erfindungsgemäßen Trägerstruktur; Fig. 6 ein Detail eines weiteren, über eine erfindungsgemäße Trägerstruktur gelagerten Photovoltaikmoduls;

Fig. 7 ein Gebäude mit einer Photovoltaikkonstruktion.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Trägerstruktur 1 mit einem Profil 3 und ein an einem Kontaktbereich des Profils 3 angebrachtes Wärmeleitblech 6, welches winkelförmig ausgebildet ist. Der Schnitt zeigt die Trägerstruktur 1 in einer Schnittebene, welche normal zu einer Längsachse 8 des Profils 3 ist. Das Profil 3 ist als Strangpressprofil aus Aluminium ausgebildet und weist wie ersichtlich ein Rohr 4 auf bzw. bildet ein Rohr 4, in welchem ein Wärmeträgermedium geführt werden kann. Weiter ist ersichtlich, dass das Profil 3 bodenseitig und kopfseitig einen Schlitz 10 aufweist, über welche Schlitze 10 dieses Profil 3 mittels Hammerkopfschrauben 12 einerseits mit einer Unterkonstruktion und andererseits mit einem Photovoltaikmodul 2 verbunden werden kann. Darüber hinaus weist das Profil 3 kopfseitig zwei Kontaktflächen 5 auf, über welche Kontaktflächen 5 das Profil 3 mit Wärmeleitblechen 6 mit Photovoltaikmodulen 2 thermisch gekoppelt werden kann, um diese zu kühlen. An einer dieser Kontaktflächen 5

ist ein Wärmeleitblech 6 dargestellt.

Ferner ist ersichtlich, dass das Profil 3 vier um das Rohr 4 verteilt angeordnete Schraubkanäle 21 aufweist, in welche selbstschneidende Schrauben 9 einschraubbar sind. Dadurch kann das Profil 3 auf einer beliebigen Stelle durchschnitten und ein Anschlussstück stirnseitig aufgeschraubt werden, über welches Anschlussstück das

Rohr 4 mit einer Zu- bzw. einer Ableitung verbindbar ist, sodass durch das

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Anschlussstück eine Flüssigkeit wie ein Wärmeträgermedium in das Rohr 4 einbringbar

ist.

Fig. 2 zeigt das Profil 3 der Fig. 1 in Verbindung mit einem Photovoltaikmodul 2 und zwei Wärmeleitblechen 6. Wie ersichtlich erstrecken sich zwei Wärmeleitbleche 6 von den Kontaktbereichen durch einen Rahmen 18 eines Photovoltaikmoduls 2 in das Photovoltaikmodul 2 hinein bis zu einer Rückseite eines Photovoltaik-Glases 15, um einen elektrisch aktiven Teil des Photovoltaikmoduls 2, nämlich ein Solarmodul 14, besonders effizient von einer Rückseite aus kühlen zu können. Hierzu wird eine Wärme vom Solarmodul 14 über die Wärmeleitbleche 6 an das Profil 3 übertragen, von welchem

Profil 3 die Wärme mittels des im Rohr 4 geführten Wärmeträgermediums abgeführt wird. Mit der Wärme kann beispielsweise ein Brauchwasser erhitzt werden. Wie ersichtlich erstreckt sich ein Photovoltaikmodul-Kontaktbereich 7 der Wärmeleitbleche 6 nahezu über

eine gänzliche Rückseite der Solarmodule 14.

Fig. 3 und 4 zeigen einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Photovoltaikkonstruktion 11, welche ein Photovoltaikmodul 2 aufweist, dass über zwei erfindungsgemäße Trägerstrukturen 1 mit einer hier durch eine Dachkonstruktion 13 gebildeten Unterkonstruktion verbunden ist. Der Schnitt zeigt die Photovoltaikkonstruktion 11 entlang einer Schnittebene, die normal zu den Längsachsen 8 der Profile 3 ist. Wie ersichtlich weisen die beiden Trägerstrukturen 1 jeweils Profile 3 mit Wärmeleitblechen 6 auf, die sich beidseits entlang von Längsachsen 8 der Profile 3 erstrecken und eine Rückseite von Solarmodulen 14 des

Photovoltaikmoduls 2 nahezu gänzlich abdecken.

Fig. 3 zeigt dabei ein Detail der Photovoltaikkonstruktion 11 und Fig. 4 eine Übersicht über die Photovoltaikkonstruktion 11, in welcher eine gesamte Länge des

Photovoltaikmoduls 2 in einer Richtung normal zur Längsachse 8 ersichtlich ist.

In Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Wärmeleitbleche 6 hier über Schrauben 9 mit dem Profil 3 verbunden sind. Eine Verbindung der Profile 3 mit der Dachkonstruktion 13 erfolgt mittels

Hammerkopfschrauben 12, die in bodenseitige Schlitze 10 im Profil 3 eingreifen.

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Wie in Fig. 4 ersichtlich ist, decken die gesamt vier Wärmeleitbleche 6 der zwei Trägerstrukturen 1 eine Rückseite der Solarmodule 14 nahezu gänzlich ab. Eine Summe der Blechlängen 17 der Photovoltaikmodul-Kontaktbereiche 7 in einer Richtung normal zur Längsachse 8 entspricht somit nahezu einer Modullänge 16 des Solarmoduls 14 in

dieser Richtung.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Profils 3 einer erfindungsgemäß en Trägerstruktur 1. Wie ersichtlich weist auch dieses Profil 3 ebene Kontaktflächen 5 auf, über welche das Profil 3 wärmeleitend und flächig mit einem Wärmeleitblech 6 verbindbar ist. Auch hier sind bodenseitig und kopfseitig sowie auch seitlich Schlitze 10 vorgesehen, über welche eine Verbindung mit Hammerkopfschrauben 12 mit einer Unterkonstruktion, einem Photovoltaikmodul 2 oder Wärmeleitblechen 6 ermöglicht ist. Me bei den Profilen 3 der Fig. 1 bis 4 sind auch hier entlang der Längsachse 8 verlaufende Schraubkanäle 21 vorgesehen, an welchen ein nicht dargestelltes Anschlussstück leicht stirnseitig mit dem

Profil 3 verbunden werden kann.

Im Unterschied zu den in den Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellten Profilen 3 sind hier zwei Rohre 4 im Profil 3 vorgesehen, welche beispielsweise als Vorlauf und Rücklauf für eine Wärmeträgerflüssigkeit genutzt werden können, sodass kein gesonderter Rücklauf

erforderlich ist.

Die Wärmeleitbleche 6 können mit dem Profil 3 grundsätzlich durch Kleben, durch Schrauben 9 oder auf jede andere Weise verbunden werden, welche eine

Wärmeübertragung ermöglicht.

Eine erfindungsgemäße Trägerstruktur 1 ermöglicht eine Kühlung von Solarmodulen 14 und eine effiziente Erwärmung eines Wärmeträgermediums auf besonders einfache

Weise.

Fig. 6 zeigt eine Photovoltaikkonstruktion 11 mit einem Profil 3 gemäß Fig. 5, welches zwei Rohre 4 aufweist. Me ersichtlich befinden sich die Kontaktflächen 5 des Profils 3 hier an einer Oberseite des Profils 3, an welcher die Wärmeleitbleche 6 mit dem Profil 3 verbunden sind. Darüber hinaus ist bei dieser Photovoltaikkonstruktion 11 auch beidseits

des Profils 3 jeweils eine durch ein elastisch verformtes Blech gebildete Feder 20

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vorgesehen, durch welche das Wärmeleitblech 6 gegen das Solarmodul 14 gepresst wird. Durch die Anpressung des Wärmeleitbleches 6 an das Solarmodul 14 wird ein besonders guter Wärmeübergang erreicht. Zudem kann das Wärmeleitblech 6 natürlich auch hier am

Solarmodul 14 fixiert, insbesondere angeklebt, sein.

Eine durch ein entsprechend verformtes Blech gebildete Feder 20 gewährleistet einen besonders gleichmäßigen Anpressdruck, sodass kein Luftspalt zwischen Wärmeleitblech 6 und Solarmodul 14 besteht. Die Feder 20 kann mit dem Profil 3

verschraubt oder in das Profil 3 eingesteckt sein.

Eine erfindungsgemäße Photovoltaikkonstruktion 11 kann im Freiland oder beispielsweise am Dach eines Gebäudes 19 wie einer Halle eingesetzt werden, um Sonnenenergie einerseits in elektrischen Strom und andererseits gleichzeitig in Wärme umzuwandeln. Durch die Kühlung der Solarmodule 14 wird zudem auch ein höherer elektrischer Wirkungsgrad erreicht, sodass eine besonders effiziente Energiegewinnung ermöglicht ist. Die Rohre 4 der Profile 3 sind üblicherweise Teil eines Primärkreises, welcher über einen Wärmetauscher mit einem Sekundärkreis oder einem Wärmespeicher verbunden ist, um beispielsweise ein Brauchwasser eines Wohnhauses oder eines Fabrikgebäudes zu erwärmen. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass eine Temperatur des Wärmeträgermediums in einem Vorlauf, also bevor das Wärmeträgermedium in ein

Profil 3 eingeführt wird, weniger als 20°C, insbesondere weniger als 10°C, vorzugsweise weniger als 0°C, beträgt, um einen besonders hohen Wärmeertrag und ein hoher Wirkungsgrad der Solarmodule 14 zu erreichen. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Wärmeträgermedium nach einem Durchlaufen des Primärkreises in eine Sole-Wärmepumpe geführt wird, in welcher Wärme abgegeben wird, um eine entsprechend niedrige Temperatur zu erreichen, die auch unterhalb einer

Umgebungstemperatur liegen kann.

Fig. 7 zeigt ein entsprechendes Gebäude 19, wobei am Dach des Gebäudes 19 schematisch eine erfindungsgemäße Photovoltaikkonstruktion 11 dargestellt ist. Die dargestellte Photovoltaikkonstruktion 11 enthält vier Photovoltaikmodule 2, die über zwei Trägerstrukturen 1 mit Profilen 3 und Wärmeleitblechen 6 gemäß Fig. 4 gekühlt werden. Wie ersichtlich verlaufen Längsachsen 8 der Profile 3 hier etwa horizontal. Die Rohre 4

der beiden Profile 3 können endseitig verbunden sein. Alternativ könnten die Profile 3

natürlich auch gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und Fig. 6 mit jeweils zwei Rohren 4 ausgebildet sein, die endseitig verbunden sind. Wie sich aus Fig. 7 weiter ergibt, erstrecken sich die Profile 3 entlang der Längsachse 8 im Wesentlichen über eine gesamte Erstreckung der Photovoltaikmodule 2 in dieser Richtung. Wie in Fig. 4 ersichtlich, erstrecken sich die Wärmeleitbleche 6 nahezu auch über eine gesamte Modullänge 16 der Photovoltaikmodule 2 normal zur Längsachse 8, sodass eine rückseitige Fläche der Solarmodule 14 nahezu gänzlich durch die Wärmeleitbleche 6

bedeckt ist und somit vollflächig gekühlt wird.

Claims

15 20 25 30 13 Patentansprüche

1. Trägerstruktur (1) für ein Photovoltaikmodul (2), aufweisend ein Profil (3), welches einerseits mit einem Untergrund wie einer Dachkonstruktion (13) und andererseits mit einem Photovoltaikmodul (2) verbindbar ist, wobei das Profil (3) mindestens ein Rohr (4) sowie zumindest eine Kontaktfläche (5) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Wärmeleitblech (6) mit einem Photovoltaikmodul-Kontaktbereich (7) mit den Kontaktflächen (5) verbunden ist, welches über den Photovoltaikmodul-Kontaktbereich (7) mit einem Photovoltaikmodul (2) verbindbar ist, sodass über das Wärmeleitblech (6) eine Wärmeübertragung vom Photovoltaikmodul (2) an ein im Rohr (4) geführtes Medium

ermöglicht ist.

2. Trägerstruktur (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Wärmeleitbleche (6) vorgesehen sind, welche sich beidseits einer Längsachse (8) des Profils (3) erstrecken, um eine Wärmeübertragung von bzw. zu Bereichen der Photovoltaikmodule (2) zu ermöglichen, die beidseits der Längsachse (8) angeordnet und

von der Längsachse (8) beabstandet sind.

3. Trägerstruktur (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das

zumindest eine Wärmeleitblech (6) winkelförmig, insbesondere L-förmig, ausgebildet ist.

4. Trägerstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (3) durch ein Aluminiumbauteil, insbesondere ein Strangpressprofil,

gebildet ist.

5. Trägerstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (3) zumindest einen, vorzugsweise zumindest zwei, entlang der Längsachse (8) verlaufende Schraubkanäle (21) aufweist, in welche Schrauben einschraubbar sind, insbesondere um ein Anschlussstück für das Rohr (4) stirnseitig an

das Profil (3) anschrauben zu können.

6. Trägerstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

dass im Profil (3) zwei endseitig verbundene Rohre (4) vorgesehen sind.

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7. Trägerstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Photovoltaikmodul-Kontaktbereich (7) mit den Kontaktflächen (5) durch eine oder mehrere Heat-Pipes verbunden ist, in welchen insbesondere Wasser, Alkohol,

Ammoniak, Kohlendioxid und/oder Propan angeordnet ist.

8. Trägerstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Wärmeleitblech (6) seitlich und/oder kopfseitig mit dem Profil (3) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden, insbesondere angeschraubt oder

angeklebt, ist.

9. Trägerstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitblech (6) über eine Wärmeleitpaste, einen Wärmeleitkleber und/oder

eine Wärmeleitfolie mit dem Photovoltaikmodul (2) verbunden ist.

10. Trägerstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitblech (6) u-förmig, trapezförmig, mit Rippen und/oder mit

rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist.

11. Trägerstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (3) kopf- und/oder bodenseitig einen Schlitz (10) zur Befestigung mit einer

Hammerkopfschraube (12) aufweist.

12. Trägerstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (20) vorgesehen ist, mit welcher das Wärmeleitblech (6) gegen ein mit der Trägerstruktur (1) verbundenes Photovoltaikmodul (2) drückbar ist, wobei die Feder (20) bevorzugt einerseits mit dem Wärmeleitblech (6) und andererseits mit dem

Profil (3) verbunden ist.

13. Trägerstruktur (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (20) durch ein elastisch vorgespanntes Metallbauteil, insbesondere ein gebogenes Blech, gebildet ist.

14. Photovoltaikkonstruktion (11), aufweisend ein Photovoltaikmodul (2), welches über

eine Trägerstruktur (1) mit einer Unterkonstruktion, insbesondere einer

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Dachkonstruktion (13), verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die

Trägerstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.

15. Photovoltaikkonstruktion (11) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rahmen (18) des Photovoltaikmoduls (2) kopfseitig mit dem Profil (3) verbunden ist,

insbesondere über Hammerkopfschrauben (12).

16. Photovoltaikkonstruktion (11) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitblech (6) einerseits mit der Kontaktfläche (5) des Profils (3) und andererseits mit einer Rückseite eines Solarmoduls (14) des Photovoltaikmoduls (2), insbesondere mit einer Rückseite eines Photovoltaik-Glases (15) des Photovoltaikmodus,

verbunden ist.

17. Photovoltaikkonstruktion (11) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (20) vorgesehen ist, welche das Wärmeleitblech (6)

gegen die Rückseite des Solarmoduls (14) drückt.

18. Photovoltaikkonstruktion (11) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (20) einerseits mit dem Profil (3) und andererseits mit dem Wärmeleitblech (6)

verbunden ist.

19. Photovoltaikkonstruktion (11) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (20) durch ein elastisch verformtes, vorgespanntes, Metallbauteil gebildet

ist.

20. Photovoltaikkonstruktion (11) nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blechlänge (17) des Photovoltaikmodul-Kontaktbereichs (7) in einer Richtung normal zu einer Längsachse (8) des Profils (3) zumindest 20 % einer

Modullänge (16) des Photovoltaikmoduls (2) entlang dieser Richtung entspricht.

21. Photovoltaikkonstruktion (11) nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Photovoltaikmodul (2) über zumindest zwei Trägerstrukturen (1)

mit der Unterkonstruktion verbunden ist.

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22. Photovoltaikkonstruktion (11) nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückseite eines Solarmoduls (14) des Photovoltaikmoduls (2), insbesondere eine Rückseite eines Photovoltaik-Glases (15) der Photovoltaikmodus, zu mindestens 50 %, insbesondere zu mindestens 80 %, von einem PhotovoltaikmodulKontaktbereich (7) eines oder mehrerer Wärmeleitbleche (6) bedeckt ist, um eine

großflächige Wärmeübertragung zu erreichen.

23. Photovoltaikkonstruktion (11) nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitblech (6) über eine Wärmeleitpaste, einen Wärmeleitkleber und/oder eine Wärmeleitfolie mit dem Photovoltaikmodul (2) verbunden

ist.

24. Photovoltaikkonstruktion (11) nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitblech (6) durch einen Luftspalt von Solarmodul (14) des Photovoltaikmoduls (2) beabstandet ist, sodass eine Wärmeübertragung über

Konvektion ermöglicht ist.

25. Gebäude (19), insbesondere Halle, mit einer Photovoltaikkonstruktion (11), welche an einer Unterkonstruktion, insbesondere einem Dachaufbau, angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Photovoltaikkonstruktion (11) nach einem der Ansprüche 13 bis

24 ausgebildet ist.

26. Gebäude (19) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (4) des Profils (3) Teil eines Primärkreises für ein Wärmeträgermedium ist, wobei eine Umwälzpumpe vorgesehen ist, mit welcher das Wärmeträgermedium im Primärkreis förderbar ist, wobei insbesondere ein Wärmetauscher vorgesehen ist, in welchem Wärme

vom Primärkreis an einen Sekundärkreis und/oder einen Wärmespeicher übertragbar ist.

27. Gebäude (19) nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur des Wärmeträgermediums in einem Vorlauf, vor Eintritt in das Rohr (4) eines Profils (3) weniger als 20 °C, insbesondere weniger als 10 °C, bevorzugt weniger als 0 °C,

beträgt.