CN111819786A - 用于光伏设备的装置 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能设备,其特征在于,太阳能模块的托架在“Off(关闭)”状态中被彼此堆叠而在工作模式中借助于转移和提升机构被移出。另外,该设备装备有一种控制装置,其允许在不利条件的情形中将该系统置于安全的Off(关闭)状态中。额外地,该系统有利地适合用于蓄能器和电动车的加注。

Description

用于光伏设备的装置
技术领域
本发明涉及一种用于光伏设备(Photovoltaikanlage,有时称为光电设备)的装置,其允许在光伏模块下方的面的利用且可选地包含额外的用于蓄能器且用于电动车的加注的功能。
背景技术
现今存在大量不同的允许在设备下方的面的利用的光伏设备。因此存在光伏(PV)车位解决方案,同样已实现在其中太阳能模块被固定地或可转动地装配在拉伸的(abgespannt)绳索上的解决方案。所有这些系统需要较高的材料投入,因为太阳能模块的面暴露元件且因此须被设计用于相应的场所的最极端的天气条件。因此,例如在中欧可能出现在800-1500N/m2的范围中的风力,这在实现的情形中需要巨大的地基和托架系统。
一种特殊类型的太阳能设备(Solaranlage)(参见公开文献WO 2013/044404(A1),其已被实现且相对现有技术具有优点)是一种带有可折叠的PV模块的系统,这些PV模块在不利的天气条件(下雪、强风)的情形中可被折入。在该解决方案的情形中,这些模块被可折叠地悬挂在两个绳索之间且借助于驱动器在良好天气的情形中被移出,或者在恶劣天气的情形中又被移入。可折叠的在不利天气的情形中被移入的屋顶自很久以来已知为遮阳装置和/或防雨装置且同样已装备有光伏元件。总的来说,该设备类型同样还需要相对较多的支撑材料和锚固装置、尤其钢或铝,因为为了承受拉伸力所述支承结构需足够强地构造。公开文献WO2014/179893(A1)指出了另一带有可折叠的PV模块的系统。
上述公开文献指出了不可分地彼此相连接的模块托架,不仅在被移出的而且在被移入的状态中。通过折叠,这些模块托架可从被伸出的状态被带到被折入的状态中。在此,用于展开的机构相对复杂。模块清洁仅可困难地被集成且防雨解决方案是复杂的。如下同样有问题,即,激活的零件(机构)分布在整个设备上。总的来说,由复杂的结构得出相对较高的成本(对于设备和维护而言)。
发明内容
本发明的目的是对于太阳能屋顶解决方案而言使得一种更轻的且因此更便宜的支承结构可供用于光伏模块。另一目的是提供一种低维护成本的设备且因此将另外的附加功能和附加价值(存储器、充电站(Stromtankstelle,有时称为充电加油站))集成到该解决方案中。
所提及的目的例如通过在专利权利要求1中所列举的特征来实现,也就是说例如通过光伏设备,带有多个可移动的光伏模块托架、用于保持在保护状态中的光伏模块托架的结构11和用于在被移出的工作状态中的光伏模块托架1的支承结构2,其中,光伏设备通过如下出众,即:
a)模块托架1
-在至少上侧上配备有一个或多个包含太阳能电池7的光伏模块49,
-在保护状态中在结构11上彼此堆叠地布置,
-在被移出的工作状态中在支承结构2上被面型铺开,
b)存在转移机构3,
-其如此地设计,即,其可将各个模块托架1由保护状态侧向地由堆垛4离开地移动到支承结构2上且反之亦然,
-其如此地设计,即,其在移动各个模块托架1的情形中可由堆垛4离开地朝向支承结构2面型地铺开模块托架1,
c)存在提升机构15,
-其被设计用于提升或降低模块托架1的堆垛4,
-其被设计用于将在堆垛4中相应待转移的模块托架1(优选最上方的)带到对于移动必要的转移平面中,从而相应的模块托架1可以转移机构被移动到被移出的工作状态中,
d)存在用于模块托架1的联接设备9,10,13,145,147,其被安装在模块托架1处且如此地设计,即,
-通过提升机构15的提升运动实现在已被移出的模块托架1与在堆垛4上的作为下一待转移的模块托架1之间的联接,
-模块托架1在被移出的状态中被彼此机械联接,
-模块托架经由联接设备可被彼此机械地如此地联接,即,已被移出的模块托架通过各个模块托架以转移机构的移动与各个模块托架一起被侧面移动,
e)存在用于操控转移机构和提升机构的控制装置32,其控制且优选监控各个模块托架1借助于转移机构3和提升机构5的移出和移入的流程顺序。
由先前所提及的现有技术出发,该发明或者解决方案参照太阳能屋顶解决方案的现有技术,然而以新的PV模块转移和联接机构显著超出当前的现有技术。额外地,该设计提供自动的维护,这引起维护成本的显著降低且另外包含额外功能的集成,这对于客户而言建立了显著的附加价值。
尤其地如下被公开,光伏设备利用在模块托架处的联接设备或者联接/脱开设备与在缓冲工位处的提升和移动设备相组合。在此,在每个模块托架处的联接/脱开设备允许每个模块托架与先前的和随后的模块托架的简单的机械联接和脱开。提升设备通过模块托架的大致竖直的提升和降低引起相应的模块托架与相应先前的或者随后的模块托架的联接或者脱开。此外,提升设备同样用于在脱开状态中的模块托架在缓冲工位中的堆垛。移动设备通过相应最后被联结的模块托架的推动或拉动引起在结构上的彼此相联接的模块托架的水平移动(这一方面在移出的情形中以紧接着的联接起作用且另一方面在拉入的情形中以紧接着的脱开起作用)。更适宜地,该设备装备有相应的用于自动流程的控制装置。上述联接/脱开设备为了在模块托架之间的机械联接可装备有机械的联接元件或/且为了在模块托架之间的电气联接可装备有电气联接元件。
此外公开了一种带有多个可移动的光伏模块托架、用于保持在保护状态中的光伏模块托架的结构和用于在被移出的状态中的光伏模块托架的保持结构的光伏设备,其中,光伏设备通过如下出众,即,
a)模块托架
-在至少上侧上配备有一个或多个包含太阳能电池(例如晶体的(kristalline,有时称为结晶的)太阳能电池、双面太阳能电池、薄层电池或其它电池类型)的光伏模块,
-在结构上彼此相叠地布置(保护状态)、优选被堆垛(例如以固定的间距堆垛)、尤其彼此堆叠,
-以转移机构侧面可在一个或多个步骤中被移动到支承结构上、即被面型铺开,
-优选地彼此可被机械地如此地联接,即,已被移出的模块托架通过各个模块托架以转移机构的移动被一起侧面移动,
b)转移机构
-保护状态的各个模块托架优选彼此堆垛地侧面可由堆垛离开地移动到保持结构上且反之亦然,
-优选地使得在堆垛的两个方向上的侧面移动成为可能(如果在堆垛的两个侧面上布置有相应的用于移动的保持结构),
-优选地可被操控,且优选地运动流程被自动执行,
c)存在提升机构,
-其优选被固定在结构处,且
-其优选具有驱动器和保持部,以便于提升或降低模块托架的堆垛,
-且将在堆垛中的相应待转移的模块托架(优选最上方的)带到对于移动必要的转移平面中,即,相应的模块托架可以转移机构被移动到被移出的位置中,
-且其可被额外地操控且优选自动执行期望的运动,
d)用于模块托架的联接设备
-其将在被移出的状态中的模块托架彼此机械联接,
-其优选被安装在模块托架的侧面托架结构处且优选如此地设计,即,通过提升机构的提升运动实现在已被移出的模块托架与优选作为下一待转移的在堆垛上的模块托架(优选最上方的)之间的联接,
e)控制装置
-其优选地控制且优选监控各个模块托架以用于侧面转移的转移机构和提升机构由被移入的状态到被移出的状态中的流程顺序(移出和移入),
-优选地装备有天气数据和预测(例如风速、风向、下雪、下雨、风暴、温度、空气湿度)的在线访问,
-且/或优选可访问带有对于例如风速、下雪、温度的当前信息的现场传感装置、摄像头,
-且优选地装备有控制软件,其基于这些信息判定是否该设备应处在被移出的工作状态中,或应被转化到保护状态中。
光伏设备包含光伏模块托架1,其彼此相叠地被支撑在支承结构11(优选带有顶5)上且由“Off(关闭)状态”或保护状态或静止状态在较差天气(例如强风、雪、防止故意破坏)被置于工作状态中,通过其借助于转移机构3,142在导向结构2,140上被移动(尤其由静止位置到工作位置中)。如果额外地存在竖直的转移设备(或者提升设备)15,该转移逐步实现。第一元件1例如被移动到在支承结构2上的轨道6中,在其中转移机构3装备有例如带有主轴的电动机12、在位置8处的元件1借助于可锁上的带动件13在两侧被机械联接且其紧接着移动以一个元件宽度。
紧接着,下一元件1以提升设备15被带到导轨6的高度上。在提升的情形中进行机械的联接9,10且优选同样进行相对先前被转移的模块托架的电气联接。这些元件可优选如在图7中所示出的那样借助于被集成的插头18,19被电气联接,然而同样彼此被固定地布线,如在图15,16中所示出的那样。
用于元件1的转移过程通过一种控制装置被触发和监控。该过程重复直至所有元件1,1'',1'''被移出或者移入。在移入的情形中进行先前被联接的处在堆垛上的模块托架通过整个堆垛由提升机构的降低的脱开。为了确保可靠的解开,在堆垛的上侧上安装有脱开元件162、例如弹簧或可移出的螺栓,以便于额外于模块托架的重力且/或在非竖直的堆垛组件的情形中确保相应的模块托架的可靠的脱开。
该设备或者其控制装置优选如此地设计,即,其为了将模块托架移出到工作状态中至少可按顺序实施如下步骤:
-(a) 布置在模块托架1'',1'''的堆垛4上的模块托架1''在转移平面中借助于转移机构3被侧面移动以一个模块托架宽度且在此由堆垛4取下且被放置在支承结构2上,其中,一个或多个在前的另外的处在支承结构2上且与模块托架1''直接或间接相联接的模块托架1'在移动的情形中被带动且由此同样被侧面移动以一个模块托架宽度,
-(b) 其后,堆垛4借助于提升机构15被提升直至跟随先前的模块托架1''的另外的模块托架1'''达到转移平面且与先前的模块托架1''在相同高度上,其中,在提升的情形中随后的另外的模块托架1''与先前的模块托架1''机械联接且由此在转移平面中与其机械联接,
-(c) 步骤(a)和(b)被重复,优选直至所有模块托架1',1'',1'''由堆垛4取下且进而在支承结构2上被一排地面型铺开。
该设备或者其控制装置优选如此地设计,即,其为了将模块托架移入到保护状态中至少可按顺序实施如下步骤:
-(d) 模块托架1'''借助于转移机构3侧面朝向堆垛设备被移动以一个模块托架宽度,另外的直接或经由一个或多个另外的模块托架按顺序被间接联接到第一模块托架1'''处的模块托架1'',1'在此被带动且同样被侧面移动以各一个模块托架宽度,
-(e) 其后,模块托架的在堆垛设备中增长的堆垛4借助于提升机构15被降低,其中,其中一个预先被移动到堆垛设备上的模块托架1'''被带动且相对随后的模块托架1''的联接在降低的情形中解开(可选地通过脱开设备162来支持),
-(f) 步骤(d)和(e)被重复,优选直至所有模块托架1''',1'',1'机械地彼此解开地在堆叠设备上彼此叠放且进而被移入。
在2面布置(模块托架在支承结构11的两侧上)的情形中,元件1例如首先在其中一个方向上被移出且然后在另一方向上。该过程重复,直至所有模块托架从堆垛被移动到支承结构上,或者被再次移入。控制装置装备有逻辑电路且优选具有传感装置(风和雪传感器、摄像头等等)且/或具有对天气数据的在线访问,以便于判定是否设备应处在工作状态中或“Off(关闭)状态”中。同样地,该控制装置优选装备有在线监控装置。
支承结构2,11有意义地被机械张紧63,65,以便于使得带有小的材料耗费的实现成为可能。优选地,导轨6被用作滑动面且在导轨的滑动面与模块托架的滑动面之间的接触面如此来设计(102),即,接触面被优化,以便于排斥例如接触面的水和污垢。侧面的开口103允许如下,即,污垢和水可离开。接片101防止如下,即,模块托架可从托架的导向装置6离开。
在托架处的侧面滚轮55可显著降低摩擦阻力且进而显著降低对于驱动器3而言的必要的驱动力且在一定的应用中可能是有利的。
元件1由带有在端部处的纵梁41,43且额外地(按照模块托架的宽度和设计参数)在太阳能元件下方的另外的纵梁42的支承结构构成,其与在端部45处的横梁或另外的横梁相连接(按照托架尺寸)且在其上固定有一个或多个太阳能模块49、优选不带有玻璃的轻型模块。太阳能模块包含互连的太阳能电池7,例如晶体太阳能电池、双面电池、薄层太阳能电池或另一合适的电池类型。
侧面导轨41,43可装备有檐凸出部51和收集沟道53,以便于防止雨水在模块托架之间的滴落。优选地,然后在模块托架的端部处水收集设备(图18,125)被安装在模块托架的该端部处。同样地建议模块托架的位置在收集设备的方向上的略微倾斜,以便于确保如下,即,在下雨时水被可靠地收集到水收集设备125的侧面上且然后可被导出。
一个或多个模块清洁设备21(例如布置在顶5下方)在模块托架1的侧面转移/移入移出期间允许清洁该模块托架。清洁设备21可例如以管元件在纵侧沿着元件1布置地、装备有用于空气或清洁液的优化的开口或喷嘴22和/或机械刷子23或刮擦器地实现。在竖直方向上或备选同样地在水平方向上的旋转元件29在带有较高污染率的场所的情形中可显著提高清洁效率。清洁设备的自动运行显著降低了设备的维护成本。
光伏设备额外地可针对客户愿望配置有照明元件150和/或Smart Cell(智能单元)发射器(也就是说例如移动无线电发射器)或其它类型的无线电设备152,以便于对于客户而言以较少成本提供另外的附加利用。元件1的下侧160可设计为广告面或额外地装备有照明元件,这可提供另外的附加利用。
所谓的“Jersey(泽西)”混凝土元件120是有利的,其可充当用于汽车的防撞保护和轮胎边栏(Reifenabweiser)且同样可允许如下设计,即,该设备在装配之后不需要另外的在基底(Boden,有时称为土地)中的锚固。
另外用于在被移入的状态中的堆垛的闭锁机构是有利的,其确保如下,即,被堆垛的元件1被机械地固定或夹紧,这例如可通过借助于提升机构15的提升来实现,最上方的元件1接触顶5的下侧且紧接着在主轴驱动器15处提供在驱动器处的力矩,使得模块被夹紧,在风的情形中不可滑动且进而同样确保防盗,因为例如紧接着驱动器在被关闭的状态中闭锁且须从该闭锁的状态中解锁,这与显著的耗费和专业知识相联系。在模块堆垛下方然而高架(因此不牺牲停车面)的区域理想地适合于安置带有控制装置的控制盒32、适合于安置逆变器、用于电网连接的强电接口和电流分配装置然而同样电能存储器和用于电动车的加注的设备。如果该设备装备有用于电动车的充电的设备,可被拉出或移出的电缆33能够与插头34一起通过开口31被降低。在该情况中,控制壁板30对于处置客户对加注而言的事务是有意义的。对于带有高功率需求的电动载重车辆而言建议了一种带有一个或同样多个可被移出的在车辆的一个或两个侧面上的电缆的控制盒组件,同样地被机械控制的设备可自动由上方建立至车辆的插拔连接,如果其装备有相应的容纳设备。在该情况中,支承结构11在高度上被匹配,载重车辆可在控制盒32下方经过且同样地控制盒组件32被相应匹配。在更大设备的情形中的特别有吸引力的组合由已描述的光伏顶、用于最大化光伏电流由用户的自身消耗的电存储器和用于电动车的快速加注的充电或快速充电设备(每辆车>30kW)构成。充电或快速充电设备优选同样访问到现存的电存储器上,以便于在需要情形中提供必要的较高的充电功率,而客户的馈电线无须覆盖该较高的功率尖峰。
附图说明
下面,本发明示例地在参照附图的情形下进行描述。其中示意性地:
图1:示意性显示了设备的结构;
图2a:示意性显示了带有在被移入的状态中的模块的设备;
图2b:显示了托架轨道的细节,模块托架(1)在其上滑动或滚动;
图3:显示了带有细节的太阳能模块托架;
图3b:显示了图3的细节,其显示了雨檐和沟道;
图4:显示了用于太阳能模块托架的直线的水平转移的带有太阳能模块细节的转移单元和在降低的情形中确保脱开的脱开元件的位置;
图5:显示了带有在堆垛上方的脱开元件的位置的用于在竖直方向上转移(提升)太阳能模块托架的转移单元(提升单元)的细节;
图6a:显示了太阳能模块托架的机械联接的细节,在通过竖直驱动器15提升之前的模块托架的视图;
图6b:显示了太阳能模块托架的机械联接的细节,在提升之后的视图;
图7:显示了太阳能模块托架的电气联接的细节(a,b),
图8:显示了用于太阳能模块托架的清洁设备;
图9a:显示了经完全组装的太阳能模块盒;
图9b,c:显示了用于设备的搭建的基础设施元件;
图10:显示了带有控制盒和控制面板的设备;
图11:显示了带有用于照明的设备和Smart Cell(智能单元)的4个停车位的设备的典型的大小(以mm为单位);
图12:用于设备的搭建的顺序;
图13:显示了带有多个设备的停车场地;
图14:显示了带有单侧移出的设备的变体方案的停车场地;
图15:为了更好理解以更大的间距显示了固定的布线变体方案、在堆垛中的模块;
图16:显示了固定的布线变体方案;在被移出的状态中的模块的视图;
图17:显示了带有弯曲的呈拱形的导向装置且带有经匹配的用于堆垛模块112的堆垛单元110,114的设备的变体方案;
图18:显示了带有混凝土地基(Jersey(泽西)类型)的设备和用于供应电流和排出雨水的设备;
图19:显示了模块托架借助于带驱动器或链驱动器在不带有竖直的在被移出的状态中的提升设备的情形中水平移出的设备;
图20:显示了在被移入的状态中的根据图19的设备。
具体实施方式
在该发明中的装置是一种轻型太阳能设备。其基础变体方案在图1中在工作状态中被示出。太阳能模块托架1被逐步移出。支撑结构2提供了用于太阳能模块托架1的侧面导向装置6(图2b)。该侧面导向装置6可装备有一个阶梯101,以用于机械固定模块托架(不可滑出)(图2b)。额外地,在导轨上的最小的接触面102或备选地在侧面托架45上的最小的接触面和侧面的开口103提高了相对污染物的耐受性或元件1在托架上的冻住。例如以马达12(该马达例如被联接到螺纹主轴处)(图4)实施的驱动器允许水平地输送模块。
水平驱动器的行程优选在如下长度上实施,其允许以堆垛的至少一个模块宽度移动模块托架。水平驱动器于是移动堆垛的第一模块以一个模块宽度到支撑结构上。紧接着,下一模块托架被提升到转移位置中。然后,该下一模块的水平驱动器与先前的模块一起移动以另一模块宽度。
水平驱动器可同样如例如在图19和图20中所示出的那样以带子、绳索或皮带142在支撑结构2的水平导向装置6的整个长度上实施。
图2a显示了在被移入的(“Off(关闭)”)状态中的装置。太阳能模块被移入且被堆垛(堆垛4)。在图5中更多细节地显示了装置的剖面且进而显示了堆垛的太阳能模块(堆垛61)。顶5保护太阳能模块免受雪载荷或较高的风载荷。支撑结构2被如此地设计,即,其一方面可承受太阳能模块托架1的重量和在适度风强度的情形中的由风产生的力。其进一步如此地设计,即,其通过较小的迎风面可经受住非常高的风载荷(150km/h),如果太阳能模块托架1被移入。支撑63,65引起进一步的稳定。可被固定在结构11的横撑处、然而同样额外地为了经改善的保护可装备有加强的整面的钣金元件的机械固定部75(图10)防止各个太阳能模块托架1在堆垛4,61中的滑动。用于直至220km/h的风速的所谓的“飓风(Hurricane)”变体方案可以明显的额外耗费实现。图2b详细显示了在结构轮廓2的大致水平定向的横梁中的导向装置6,其显示了模块托架1在其中滑动且在被移出的状态中被支撑的区域。模块托架1在图3中被示出。模块托架1可装备有整面的或多个部分面的太阳能模块,配备有晶体的太阳能电池7或其它太阳能电池形式、例如薄层电池。太阳能模块在模块托架的上侧上与其机械连接。在典型的布置中,太阳能电池被以不足的间距装配,以便于获得较高的能量密度。电池自然同样可彼此以更大的间距被组装(每个1x1.65m2例如5x9个电池,替代6x10个电池),由此形成在数厘米的范围中的间距且在底面上在阳光的情形中形成图案且在下侧上存在更多光。该变体方案可与双面电池组合,因此光的部分在模块下侧上通过太阳能电池的背侧可被再次接收且产生提高的能量输入。
优选以矩形的模块框架实施的模块托架1(也被称作元件)具有在纵侧处的侧面托架结构41,43和另外的在宽侧处的保持结构45,按照托架的长度然而同样具有另外的在41,43之间用于额外的支撑的保持部(42,在太阳能模块下方,不可见)。保持结构45可在至少一个位置8处与转移机构3的联接机构13相联接,因此紧接着使得托架1的侧面移动成为可能。另外,在模块托架1处存在用于机械联接至已先前被移出的模块的设备9。设备9的位置优选在侧面托架45的区域中。在模块托架的联接设备9的相对侧上相应地安装有互补的联接设备10。
在示出的情况中其是带有大约180个太阳能电池的模块托架1,其具有大约1米的宽度且具有大约5米的长度。作为选项,模块托架1可装备有滴落凸出部51(图3b)和收集沟道53(图3b),以便于在模块托架之间避免雨水滴落。在该情况中如下是有意义的,即,该设备沿着模块托架1设有略微的倾斜(数千分之一),以便于确保雨水的定义的排出。额外地,在该情况中屋檐沿着支撑结构2的处于更深的侧面的横梁被安装以用于定义地导出收集的雨水。侧面的保持设备45可侧面上具有滚轮或球轴承55,模块托架1借助于其滑动,因此用于移动模块托架1的摩擦阻力被大大降低。在此,有意义的材料副被选择,以便于最小化产生的摩擦系数。
用于水平运动的转移设备3在图4中被示出。其在该情况中装备有球循环主轴或螺纹杆(在图4中不可见)且以马达驱动器12来实现。在被联接到主轴或者螺纹杆处的保持部上,装备有可移出的销的销驱动器13移动。侧面运动然而同样可借助于其它方法来实现,例如气动缸或液压缸、皮带驱动等等。转移设备安装在其上的销驱动器13可(例如电气或气动可操控地)移出销,其接合到在模块托架1的保持部45中的相应开口8中且紧接着允许模块托架以水平的驱动器3的可靠的转移。该机械联接同样可以其它的方法来设计,例如齿部。
在一个方向上转移以一个模块托架宽度之后(转移在两个水平方向上是可能的),模块堆垛4,61被提升以一个模块托架距离,从而下一模块托架1可被转移。在所有模块托架被移出之后,最后的或最下方的元件73(也就是说原始完整的堆垛4,61的最后的或最下方的元件73,图5)被提升到转移高度上(如果电气/机械联接被使用18,19),这然后建立相对被移出的太阳能模块托架的电气联接且使得能量(电流)到逆变器中的导出成为可能,该逆变器可处在控制盒32(图10)中。该元件73在两侧上具有联接器9,从而电流可由两侧被导出。在不带有雪且不带有非常高的风载荷的地区中可取消定顶5。在该情况中,上述最下方的(或最后的)元件73同样可配备有太阳能电池。至少为了移入模块托架1,机械的联接是必要的,如果水平的转移机构3根据图4实施。其中一种可能的实施方案在图6a和6b上被示出。其显示了在已被转移的模块托架中的容纳元件10和在下一托架中的配对件9,其在提升下一托架之后被彼此机械联接。
在图7中示出了一种可能的机械的且同时电气的联接。在此,在联接单元9的中心注入有衬套18。作为衬套可例如使用如下衬套元件,其被使用在商业上可使用的证明有效的太阳能插头处。配对元件10在中心具有销19。同样地对于该元件而言可使用证明有效的插头的插头配对件,从而在设备的寿命上确保稳固的电气连接。对于模块托架的电气联接而言的另一变体方案是固定的电气布线,如其在图15和16上所示出的那样。在该情况中,在太阳能模块托架上存在接线插座。由处在上方的托架1',由插座81至处在其下的托架1''的插座87安装有电气连接89。于是另外存在由该托架1''的插座85至处在其下的托架1'''的插座的连接91,等等。在被移出的状态中,电缆悬挂在太阳能模块托架下方,如在图16中示出的那样。间距保持件93防止如下,即,电缆在托架堆垛4,61中被夹紧。该间距保持件93同样在带有机械/电气联接的变体方案中是有意义的,以便于排除模块表面的刮擦或在移入的情形中的碰撞。
在大量生产的情形中,光伏模块托架被实施成用于支承结构、转移功能和电气连接的集成解决方案,例如利用注塑(注塑(Injection Molding))或类似的方法。
太阳能模块托架1',1'',1'''被电气地如此互连,即,形成对于逆变器而言有意义的电压。在托架1上带有大约180个电池的根据图1的模块托架(1)的情况中如下是有意义的,将这些电池串联成2X90电池或3X60电池。模块托架彼此优选被串联,其中,连接、相应地模块托架优选串联。第2返回连接(例如在相应第二保持部45的侧面上在模块托架的相对而置的宽侧上)然后建立由最前部的模块托架(也就是说由被最远移出的模块托架)至逆变器(其例如处在控制盒32中)的电气连接。这也就是说,在模块托架上形成在插拔联接器之间的连接。在最前部的模块的情形中安装有由太阳能模块离开侧至电气返回连接的电气连接,因此电气回路在移出之后被封闭。
为了太阳能设备的稳定的能量输入,尤其太阳能电池表面的定期清洁是必要的。太阳能电池表面的清洁例如可在该设备处(如在图8中所示出的那样)以简单的方式自动地在模块托架转移期间来实现,借助于带有喷嘴22的喷洒设备21可通过空气、水或其它介质来吹或喷洒。在带有较少水可使用性的地区中,水的再循环/清洁是有意义的。侧面的机械刷子23提高了清洁的效率。对于带有较高污染程度的地区而言可使用带有多个刷子元件23的旋转的清洁组件29或带有刷子和液体的清洁设备,其垂直于光伏模块面在其上旋转。
所产生的太阳能电流的生产成本在太阳能设备的情形中是特别重要的。因此,设备的装配、运输和搭建成本具有重要意义。在该发明的情形中其被优化,在其中整个设备28在生产商处可被完成且作为模块(图9)可被转移至安装地点。在安装地点(图9b)处,仅简单的元件(例如地基70、可能与用于承受拉力的锚栓组合或根据图18(120)的地基、电流接口71和雨水导出装置72)是必要的。
在被移入的状态中的模块托架下方存在控制盒32,其高架地提供用于安置控制装置、功率电子装置和太阳能逆变器的足够空间。额外地,在盒子中同样可安置充电站(功率电子装置、控制装置、电缆)。带有穿过开口31的插拔联接器33,34的可移出的充电电缆允许处在其下的车辆的加注且在驶入之后被保护免受损伤。插拔联接器同样可在侧面(例如在控制盒32的宽侧处或靠近控制盒32的宽侧)安装,这对于较长的车辆(例如电动载重车辆)而言可能是有利的。在该情况中,结构高度优选被如此地匹配,即,电动载重车辆可在控制盒下方行驶经过。电缆的紧接着的移入确保如下,即,其被保护免受故意破坏或任意的损伤且形成较小的运行成本。
如果载重车辆在顶上装备有插头设备,在控制盒32中同样可安装机械臂,其直接将电缆插入在载重车辆上,因此节省了手动干预。
侧面的控制面板30用于用户注册,其然而能够同样可被用于设备的服务和维护目的。
在控制盒32中的控制装置具有重要意义。一方面,其经由互联网访问或用于例如风、雪的现场传感装置和/或视频监控确定是否天气条件允许模块的移出或直接移入是否必要,另一方面其确保如下,即,移出顺序可靠地进行。移出顺序如下进行。最上方的太阳能模块托架以竖直的驱动器15被带到转移位置中(在支撑结构2的水平导轨6的高度上)。然后,水平驱动器12将销驱动单元13移动至模块托架开口8。紧接着,在销单元13中的销移出且移入到开口8中。为此,在销单元13中适宜地包含驱动器(电磁铁、马达、气动装置或类似物)。紧接着,太阳能模块托架1以转移机构被水平地由堆垛4,61以精确地在太阳能模块托架上的联接器9,10的中心之间的间距移动到支撑结构2的水平的导向型材6上,从而紧接着在提升随后的模块托架的情形中可实现机械联接。按照配置,堆垛4,61可被预配置以例如五个用于移出方向A的模块托架和五个用于移出方向B的模块托架。在此处所示出的情况中,第一模块托架在方向A上被移动以一个模块宽度。紧接着,水平驱动器3又移入销驱动器13且前往用于转移下一模块托架的等候位置中。竖直驱动器15然后提升模块堆垛4,61,从而下一模块托架处在转移位置中。在提升运动期间,提升的模块托架的联接元件9卡入到在已移动的模块托架中的配对元件10中且因此被机械地(可选地机械且电气地)联接到先前被移动的模块托架处。紧接着,利用水平的转移单元3被提升的模块托架被移动以一个模块单元且流程重复,直至所有五个模块在方向A上被移动。紧接着,相同的过程在方向B上重复。最后,最下方的单元73(如果机械的联接装备有电气联接18,19)被提升,因此于是模块托架同样被电气联接。单元73具有至逆变器的连接,因此紧接着可开始电流产生。如果模块具有固定的电气连接(例如经由电缆)(图15,16),元件73是不必要的且每个方向相应最后的模块具有至逆变器的电气连接。
该控制装置在霜冻的情形中可被如此地配置,即,模块托架1如果在被移出的状态中以规则的间距被移动,以便于排除在型材处的冻住。
额外地,在控制盒32中同样可安置存储元件,其一方面对于设备用户而言允许处在旁边的负载(运营建筑等等)的自身消耗的优化,另一方面然而同样使得对于电动车的快速充电而言必要的高功率成为可能,而无须规定联接电缆的非常高的功率。
该布置特别关于充电的特别重要的特征是,停车面不被浪费且仅需要最小的对基础设施的匹配,这在常规加注部位的情形中不是这种情况。
图11显示了在四个停车位区域上方的设备的第一种有意义的配置。该设备可被依次排列。同样地,变体方案可如此地设计,即,单元(图9)被预制,其由多个平行排列的太阳能模块托架构成。多个单元(28)纵向依次排列,带有例如共同的支承结构和共同的中间的提升/移动单元,因此可实现进一步的成本节省。同样地,以一个控制装置可操作多个设备。
图12显示了用于搭建该太阳能设备的步骤。在停车区域装备有地基、电流供应装置、可能的水导出装置之后,该设备被提供。紧接着,侧面结构2被安装到单元28处。支撑(11)被装配且单元28被提升且带到位置中且电流源被联接。
在电网联接之后,该设备自动初始化且模块托架移出,如果经由互联网所接收或借助于现场传感器数据所确定的本地天气数据允许移出。
图13显示了在更大的停车位区域上的可能的设备。图14显示了一种带有单侧移出的变体方案,其特别良好地适合,如果停车位与驶入口相互背对且在对面不存在另外的停车位,这在许多布置中是这种情况。
太阳能托架(38)无须水平布置。其同样可由单元28来看向上或向下倾斜。带有板条45(图3)的相应匹配的弯曲托架(例如拱形形式)同样是可能的且有效地允许大间距、例如在车道上或河床或其它可利用的面的跨越(Überspannung)。对于该布置而言,优选基于不同的入射角在每个太阳能模块托架单元(1)中使用最大化单元,以便于优化能量输入。
图11额外于标注尺寸之外显示了照明装置150和Smart Cell(智能单元)无线电设备152,其同样可在工厂中被预装在单元28处,如果这被客户所期望。
图18显示了混凝土地基(120),其提供防撞保护且可如此地设计,即,在基底中的额外锚固是不必要的。用于电流的馈电线122、用于雨水的竖直的导出装置124和用于侧面容纳雨水的收集沟道125同样被示出。
图19和20显示了一种备选的设备,其装备有带有带动件144的移动机构142。另外,模块托架130,132,134被支撑在导轨140上且装备有偏移的侧面保持部146,148,150和机械联接147,149。该设备相对先前所描述的组件具有如下优点,即,竖直的提升设备是不必要的。
对于农业应用而言如下组件是有意义的,其对于在设备下方的人工栽培植物而言确保了额外的透光性。在该情况中,在模块托架1之间可添入“虚拟单元(Dummy-Einheit)”,其至少在宽侧由两个连接元件45构成,其可能额外地与纵向型材(例如纵向型材41,43)连接成框架结构。同样地,延长部可例如备选地被安装在托架元件45处,利用在该延长部的端部处的联接器元件9,10,以便于建立在模块托架之间的中间间距。
支撑结构2的导向型材6在该情况中被成比例地延长且额外地可以底部支撑以一定的间距(推荐例如10-30米)被支撑。
除了先前所描述的且勾勒的应用之外,所描述的设备同样突出地适合用于带有组合的电流产生的对于阳台遮蔽(Terrassenbeschattung)和/或阳台防雨的使用。在该情况中如下是有意义的,即,使用经匹配的较狭窄的在长度上对于物体而言经配置的模块托架,以便于符合客户期望且同样符合审美的角度。
附图标记列表
1,1',1'',1''' 太阳能模块托架
2 支撑结构的侧面横梁
3 带有用于水平转移太阳能模块托架的驱动器的转移单元
4 模块堆垛
5 防止风暴和雪的保护顶,同样可配备有光伏模块
6 在用于保持太阳能模块托架的横梁中的导向装置(也被称作导向型材或导向部)
7 太阳能电池
8 用于联接模块托架与转移单元的凹处
9 机械的联接元件(母)
10 机械的联接元件(公),相对9的配对件
11 竖直支撑结构,在其上支撑有城市(Urban)盒28和水平的支撑结构2
12 转移单元3的马达
13 带有用于机械联接至太阳能模块托架(1)的可移出的销的销驱动器
14 用于2x2车辆的停车位,通常2x2.5米宽,2x5米
15 用于竖直转移的转移单元(或者提升单元)
17 太阳能模块托架堆垛被支撑在其上且与竖直驱动器(15)的移动的导向装置相连接的保持部
18 在联接元件9中的插头联接器
19 在联接元件10中的插头联接器
21 用于清洁模块的在太阳能模块上方的喷洒设备
22 在用于清洁的喷洒设备中的喷嘴
23 用于机械清洁的侧面刷子
28 已用于运输的经组装的单元
29 旋转的元件或者旋转的清洁组件
30 用于操作设备或在控制盒中的充电站的控制面板
31 用于可移出的充电电缆的开口
32 带有控制装置、变流器、可能的存储器和充电站的控制盒
33 充电电缆,其从控制盒中被卷出,
34 充电电缆的插头
37 多个侧面布置的设备,也就是说侧面并排排列地布置的设备
38 侧面纵梁
41 太阳能模块托架(1)的第一侧面纵梁(右侧)
42 在使用无玻璃的轻型模块的情形中用于额外支持的在41与43之间中间的纵梁
43 太阳能模块托架(1)的第二侧面的纵梁(左侧)
45,45' 太阳能模块托架的第一侧面保持结构(在第一宽侧处)
49 太阳能电池被嵌入到其中且其与侧面托架相连接的太阳能模块
51 沿着托架的用于雨水的滴落凸出部
53 沿着托架的用于雨水的收集沟道
55 滚轮
61 模块堆垛(在被移入的经堆垛的状态中的太阳能模块)
63 支撑
65 支撑
70 地基
71电流接口
72 雨水导出装置
73 用于电流导出的元件
75 用于在堆垛中的模块元件的机械固定部
81 在模块1'上的插座1
83 在模块1'上的插座2
85 在模块1''上的插座1
87 在模块1”上的插座2
89 模块1'至模块1"的连接电缆
91 模块1"至模块1'''的连接电缆
93 在模块托架处的间距保持件
101 在型材处的侧面接片,其防止托架可从型材中滑出
102 在带有半径或类似结构的型材上的用于最小化在模块托架45与型材之间的接触面的滑动面
103 沿着型材的侧面开口,其可排出水或污染物,侧面开口为了相同目的同样可沿着侧面接片(101)安装
120 充当防撞保护的侧面混凝土地基
122 电流至控制盒32的馈电线
124 雨水的导出装置
125 雨水由侧面支撑结构的导出
130 备选设备的最前部的模块托架
132 备选设备的另外的模块托架
134 备选设备的另外的模块托架
140 备选设备的支承导轨,其固定在支撑结构11处
142 用于移出和移入模块托架130的驱动设备、带有带动件144的环绕的绳索、带子、链条
144 在用于移动模块托架的驱动设备处的带动件
145第一模块托架的用于带动第2个模块托架的联接元件
146 带有伸出部(Auskragung)的模块托架130的侧面支撑部,使得带动件144可移动模块托架
147 第2个模块托架的用于带动第3个模块托架的联接元件
148 第2个模块托架的相对146偏移的侧面支撑部,在移入的情形中不可出现碰撞
149 第3个模块托架的相对148偏移的侧面支撑部,不可出现碰撞
150 照明装置
152 Small Cells(小单元)无线电设备(也就是说Smart Cell(智能单元)发射器或其它类型的无线电设备)
160 在模块托架的下侧上的广告面
162 脱开元件,例如弹簧或可移出的螺栓

Claims (25)

1. 光伏设备,带有多个可移动的光伏模块托架、用于保持在保护状态中的所述光伏模块托架(1)的结构(11)和用于在被移出的工作状态中的光伏模块托架(1)的支承结构(2),其特征在于,
a)所述模块托架(1)
-在至少所述上侧上配备有一个或多个包含所述太阳能电池(7)的光伏模块(49),
-在所述保护状态中在结构(11)上彼此堆叠地布置,
-在被移出的工作状态中在支承结构(2)上被面型铺开,
b)存在转移机构(3),
-其如此地设计,即,其可将所述各个模块托架(1)由所述保护状态侧向地由所述堆垛(4)离开地移动到支承结构(2)上且反之亦然,
-其如此地设计,即,其在将所述各个模块托架(1)由所述堆垛(4)离开地移动到支承结构(2)上的情形中可面型铺开所述模块托架(1),
c) 存在提升机构(15),
-其被设计用于提升或降低模块托架(1)的堆垛(4),
-其被设计用于将相应待转移的在所述堆垛(4)中的模块托架(1)、优选最上方的带到对于所述移动必要的转移平面中,从而相应的模块托架(1)可以所述转移机构被移动到被移出的工作状态中,
d)存在用于所述模块托架(1)的联接设备(9,10,13,145,147),其被安装在所述模块托架(1)处且如此地设计,即,
-通过所述提升机构(15)的提升运动实现在已被移出的模块托架(1)与作为下一待转移的在所述堆垛(4)上的模块托架(1)之间的联接,
-所述模块托架(1)在被移出的状态中被彼此机械联接,
-所述模块托架经由所述联接设备可被彼此机械地如此地联接,即,已被移出的模块托架通过各个模块托架以所述转移机构的移动与各个模块托架一起被侧向移动,
e)存在用于操控转移机构和提升机构的控制装置(32),其控制且优选监控用于各个模块托架(1)借助于转移机构(3)和提升机构(15)的移出和移入的流程顺序。
2.根据前述权利要求所述的光伏设备,其特征在于,所述转移机构使得在两个方向上、也就是说朝向所述堆垛(4)的两个侧面的侧向移动成为可能。
3.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备,其特征在于,所述联接设备(9,10,13,145,147)被侧面安装在所述模块托架处。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备,其特征在于,作为下一待转移的在所述堆垛(4)上的模块托架(1)是在所述堆垛(4)中的最上方的模块托架。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备,其特征在于,所述支承结构(2)在所述模块托架(1)的运动方向上优选水平地或略向上或向下倾斜地布置,或然而同样可以是弯曲的、径向弯曲的、另外弯曲的或拱形的或同样可强烈倾斜的。
6.根据前述权利要求中任一项或多项所述的光伏设备,装备有闭锁机构,其在移入之后将所述模块(1)机械地固定或夹紧在所述堆垛(4)中。
7.根据前述权利要求中任一项或多项所述的光伏设备,然而如此地设计,即,所述模块的支承结构(2)在被移出的工作状态中优选布置在如下高度上(利用在所述设备下方的面),优选在自动停车位、行人区域上方>2米、在载重车辆停车位或道路上方>4米。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备,其特征在于,所述模块托架(1)设有额外的可电气联接的连接(18,19),且在转移的情形中不仅机械地而且电气地被联接。
9.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备,另外装备有PV模块清洁设备,其在侧面的模块转移期间允许所述各个光伏模块托架(1)借助于液体、空气或其它介质和/或机械清洁、尤其借助于刮擦器和/或刷子和/或竖直或水平旋转的清洁元件或其它形式的清洁方法的清洁。
10.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备,额外地设有一种设备(51,53),其在下雨时沿着所述模块托架的长度收集水且防止滴落且优选地在所述模块托架的至少一个端部处收集且导出且为此有利地以较小的斜率(>1%)所述太阳能模块托架在所述收集设备的方向上被构建。
11.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备,另外装备有照明元件(150),其处在所述支承结构(2)处。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备,另外装备有智能单元或类似的无线电设备(152)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备,另外装备有基底元件(120)、例如混凝土元件,其被如此地设计,即,其
-优选允许所述结构(11)的固定,
-优选同样可充当防撞保护,且
-优选使得不带有锚栓或另外的相对地面的固定的结构成为可能。
14.根据前述权利要求中任一项或多项所述的光伏设备,然而配备有光伏模块托架,其额外地设有颜色设计、例如广告和/或在所述下侧(160)上的照明元件。
15.根据前述权利要求中任一项或多项所述的光伏设备,然而装备有一个或多个不带有太阳能模块的中间元件或在所述模块托架之间的侧面的间隔元件,使得在所述模块托架之间在被移出的状态中可产生在一个或多个模块宽度的范围中的间距。
16.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备,其特征在于,单元(32)、例如控制盒高架地、优选在所述光伏模块堆垛下方布置,其优选包含所述配电器、所述控制装置、所述太阳能逆变器且优选同样包含电能存储器。
17.根据前述权利要求所述的光伏设备,其特征在于,该高架单元(32)另外包含用于以AC和/或DC加注的电动车的充电站的元件且优选设有如下机构,其可从所述单元向下降低所述电缆且优选允许所述电缆通过用户的进一步拉出以用于所述车辆的加注且使得紧接着的拉入成为可能。
18.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备,其特征在于,所述光伏模块(49)的太阳能电池(7)被从晶体太阳能电池、双面太阳能电池、薄层电池或由此的组合中选出。
19.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备,其特征在于,所述控制装置装备有对天气数据和预测(例如风速、风向、下雪、下雨、风暴、温度、空气湿度)的在线访问。
20.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备,其特征在于,所述控制装置可访问带有当前的对于例如风速、下雪、温度的信息的现场传感装置、摄像头。
21.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备,其特征在于,所述控制装置装备有控制软件,其基于这些信息判定是否所述设备应处在被移出的工作状态中,或应被转化到所述保护状态中。
22.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备,其特征在于,所述设备或者其控制装置如此地设计,即,其为了将所述模块托架移出到所述工作状态中至少可按顺序实施如下步骤:
-(a) 布置在模块托架(1'',1''')的堆垛(4)上的模块托架(1'')在转移平面中借助于所述转移机构(3)被侧向移动以一个模块托架宽度且在此由所述堆垛(4)取下且被放置到支承结构(2)上,其中,一个或多个先前的另外的处在所述支承结构(2)上且与所述模块托架(1'')直接或间接联接的模块托架(1')在移动的情形中被带动且由此同样被侧向移动以一个模块托架宽度,
-(b) 其后所述堆垛(4)借助于提升机构(15)被提升直至跟随先前的模块托架(1'')的另外的模块托架(1''')达到转移平面且与先前的模块托架(1'')在相同高度上,其中,在提升的情形中随后的另外的模块托架(1''')与先前的模块托架(1'')机械联接且由此在所述转移平面中与其被机械联接,
-(c) 所述步骤(a)和(b)被重复,优选直至所有模块托架(1',1'',1''')由所述堆垛(4)取下且进而在所述支承结构(2)上被一排地面型地铺开。
23.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备,其特征在于,所述设备或者其控制装置如此地设计,即,其为了将所述模块托架移入到所述保护状态中至少可按顺序实施如下步骤:
-(d) 模块托架(1''')借助于所述转移机构(3)侧面朝向堆垛设备被移动以一个模块托架宽度,另外的模块托架(1'',1'),其直接地或经由一个或多个另外的模块托架按顺序间接地被联接到所述第一模块托架(1''')处、在此被带动且同样被侧向移动以各一个模块托架宽度,
-(e) 其后,模块托架的在所述堆垛设备中增长的堆垛(4)借助于所述提升机构(15)被降低,其中,其中一个预先被移动到所述堆垛设备上的模块托架(1''')被带动且相对随后的模块托架(1'')的联接在降低的情形中解开,例如可选地通过脱开设备(162)来支持,
-(f) 所述步骤(d)和(e)被重复,优选直至所述模块托架(1''',1'',1')机械彼此解开地在所述堆垛设备上彼此叠放且因此被移入。
24.充电站,其特征在于,高架地在结构11上布置有如下单元,
-其包含用于电动车(轿车和/或载重车辆)以AC和/或DC加注的充电站的元件,
-且优选地装备有电缆可由上向下降低的机构,
-且优选地允许电缆的进一步拉出以用于车辆的加注且使得紧接着的拉入成为可能,
-且优选地对于载重车辆而言所述单元布置在如下高度上,即,其可在该设备下方经过。
25.根据权利要求24所述的充电站,此外装备有根据前述权利要求1至23中任一项或多项所述的光伏设备。
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