CN116134724A - 具有线缆承载结构的光伏设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有线缆(101)或线缆束(121)的光伏设备(100)，所述光伏设备包括至少一个光伏模块(104)。根据本发明，光伏模块(104)悬挂在线缆(101)或线缆束(121)上，光伏模块(104)的重心位于线缆(101)或线缆束(121)之下，并且光伏模块(104)相对于至少一个枢转轴线(102)摆动，所述枢转轴线基本上平行于线缆(101)或线缆束(121)的纵向延伸，并且光伏模块(104)具有足够的刚度，以便即使在负载下也基本上保持所述光伏模块的形状。

Description

具有线缆承载结构的光伏设备

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的具有线缆承载结构的光伏设备。

背景技术

从现有技术中已知大量用于保持光伏模块或用于保持所述光伏模块的承载结构、所谓的用于光伏模块的面板(Paneel)的线缆机构。这些机构的任务是保持光伏模块，以便以最佳方式利用太阳光线产生能量。这些机构一般非常复杂并且因此需要大量维护并且在制造中是耗费的。在现有技术的机构中需要安全预防措施和尺寸设定以避免在风和/或雪载荷下断裂。

目前已知的用于保持光伏模块的线缆结构一般提供在支柱之间悬挂在一定高度上的多根线缆，所述多根线缆在预先确定的定向下固定一排模块，其中，在一些情况下能以机构来调节所述定向，所述机构一般以与模块连接的线缆的运动为基础。

在许多情况下，多个模块固定在一个刚性的框架上并且随后由线缆保持所述框架。

然而，三维的定向是复杂的，其中需要多根线缆和多个固定部位。

预给定的定向容易受到天气的影响、例如在风和雪中，因为为了避免高的风载荷，定向应当尽可能水平，而为了减小雪载荷，定向应当尽可能竖直。

因此，不能枢转的系统不可能满足这两个要求。

另一方面，由于可相对转动性有限，能够调整定向的系统只能部分地满足要求，而且所述系统是复杂且易受影响的。

此外，具有模块的刚性定向的系统对由风载荷引起的周期性摆动也是敏感的，所述摆动由共振引起并且可能导致重大损坏。

由EP2476140已知一种光伏设备，所述光伏设备由在至少两根相互平行的并张紧在两个锚固部位之间的承载线缆上的多个光伏模块形成，其中，光伏模块通过支架承载或通过完全布置在线缆之上的保持件承载，其中，这些支架或保持件由至少一个在横向方向上刚性的框架和一个在纵向方向上刚性的框架组成并通过夹具锚固到承载线缆上。

在该公开文件中存在多根彼此间隔开距离的线缆，所述线缆刚性地承载和定向模块，并且因此存在模块在风载荷下断裂的风险。

由EP3683960已知一种具有光伏模块的光伏设备，所述光伏模块基本上竖直布置，所述光伏模块特别是双面的光伏模块，即，在光伏模块的两侧上获取来自太阳光线的能量。以这种方式，光伏模块的正面和反面都可以被太阳照射。光伏模块可以基本上沿南-北方向布置，由此能捕获来自从东面和西面的太阳光线。

由DE102008059858已知一种户外光伏设备，其中，在至少两个保持装置之间布置线缆状的张紧元件。太阳能板经由在太阳能板背面的紧固元件设置在线缆状的张紧元件上。这种类型的面板由于定向和在背面的显著的阴影而只能在一侧上接收太阳光线。为了将面板保持在预给定的角度中，框架必须深深地延伸到线缆之下并在该区域中沉重地构造。由于线缆相对于模块表面的相对居中的位置和所需的大的框架质量，所述系统在风中容易被激发振动，并且还由于投影面积大而经受大的风载荷和雪载荷。

在另一种实施方案中，面板通过附加的线缆保持在位置中，这又使它们经受巨大的雪载荷和风载荷。因此，承载结构必须设计成能够接纳风力。

所有这些系统都没有解决可能由于在太阳能板上的风力等而引起的问题，并因此存在系统被这些力损坏的风险，其中特别是倾斜或竖直设置的模块(例如特别是在双面的模块的情况下)为风提供了大的冲击面并因此经受大的负荷，从而这些模块可能断裂。

这些问题特别是出现在大尺寸的光伏设备中、特别是在具有至少有四个光伏模块的情况下，因为在模块的数量有限并且因此延伸尺寸有限的情况下能对这些模块进行监控，并且在天气预报不利的情况下保障这些模块的安全或将这些模块拆卸。

以至少四个光伏模块制造的系统不能在短时间内拆除或保障其安全。

发明内容

在本发明中，线缆是绳索、线缆、线材，特别是金属线材、带、管、链条等，而线缆束理解为一根或多根基本上相互平行的并且彼此靠近并列的线缆。

在本发明中，“基本上”理解为-+5°或+-5％的范围。

光伏模块理解为将太阳光线转换成电能的模块和/或面板或其他表面以及组合成单个模块的多个元件和/或可弯曲的光伏条，所述元件和/或可弯曲的光伏条布置在框架中或固定在面板或类似物上。

本发明的目的是，制造根据权利要求1的特征部分所述的光伏设备。

提出了一种具有线缆或线缆束的光伏设备，所述光伏设备包括至少一个光伏模块。

根据本发明，所述光伏模块悬挂在线缆或线缆束上，其中，光伏模块完全地(即整体地)布置在线缆或线缆束之下，并且光伏模块以相对于至少一个基本上针对线缆或线缆束的纵向延伸的纵轴线自由摆动的方式布置。枢转轴线基本上平行于线缆或线缆束的纵向延伸并且延伸穿过线缆/线缆束本身或穿过安设在线缆/线缆束上的连接件或围绕线缆场(Seilfeld)的支点。

通过这种布置结构，模块可以在强风在中很大程度上在水平线中转动，并因此减少风载荷。

线缆或线缆束的纵向延伸可以是光伏模块线缆或线缆束的连接区域中的局部的纵向延伸或在线缆或线缆束的保持部位之间的局部的纵向延伸、也称为跨度。

光伏模块具有足够的刚度，以便即使在负载下也基本上保持所述光伏模块的形状。这意味着，所述光伏模块在风中保持其形状，并且不会像帆或旗帜那样在风的湍流力下变形。

根据本发明的光伏设备包括承载结构，通过所述承载结构保持和/或张紧线缆或线缆束。至少一个光伏模块、优选地一排光伏模块悬挂或连接在线缆或线缆束上，所述光伏模块相对于枢转轴线自由摆动。这种连接也可以称为钟摆连接，因为光伏模块在经受风力时会摇摆。

在一种优选的实施方式中，所述光伏模块悬挂成基本上直立的并且完全布置在线缆之下、即沿竖直方向悬挂。这些光伏模块与线缆例如借助于连接件连接。在第一实施方式中，在线缆与连接件和光伏模块之间的连接是固定的连接，即，当光伏模块经受力、例如风力时，所述力开始使光伏模块枢转或者说摆动，并且光伏模块也可以通过使线缆扭转或整个张紧场向外枢转(ausschwenken)而摆动。

在第二实施方式中，在光伏模块与线缆之间的连接是允许相互转动的连接。在这种情况下，当光伏模块经受力、例如风力时，光伏模块相对于线缆或线缆束自由摆动。

光伏模块是直立的，即，当模块没有经受外力、例如风时所述光伏模块基本上竖直地悬挂。当光伏模块为双侧的(双面的)模块时，这也有利于发电的效率。这意味着光伏模块的两侧都将太阳光线转化为电能。一种特别有利的构型方案是，这些模块沿着南-北轴线定向。在这种情况下，在早上和晚上都出现能量制造的峰值。即使一个或多个光伏模块在风力下发生摆动或向外枢转，光伏模块的两侧也可以由于漫射光而产生电能，所述漫射光例如由周围地形反射。

有利地，这种设备可以例如在农业等中使用，其中，在土地中种植植物，并且根据本发明的设备悬挂在距土地的一定高度上。这也带来为植物形成遮荫或部分遮荫的优点。

对于设置在耕种区域之上的设备而言需要的是，使得线缆的各保持结构——称为立柱(Steher)或支柱——间隔开显著的距离，以确保自由地接近位于其下的地面，其中需要长的跨度、即在各保持结构之间的大的间距。由太阳能板引起的阴影也必须在耕种区域上尽可能地均匀。由此需要在长的跨度上尽可能均匀地安设模块，这仅在每根线缆具有大量模块的情况下可行。

在一种实施方式中，根据本发明的设备包括至少四个光伏模块，所述光伏模块沿着线缆或线缆束成排地布置。以这种方式确保对区域、(例如用于商业目的的农业的区域)在经济上可行的覆盖。

通过这种实施方式提供了一种设备，所述设备简单并且可靠地承受风力和雪载荷。

附图说明

本发明的其他特征和细节由权利要求和对附图中所示的优选的非限制性实施方式的描述得出，其中：

图1以透视图示出根据本发明的第一实施方式的具有线缆和模块的光伏设备，

图2以透视图示出根据本发明的第二实施方式的具有线缆和模块的光伏设备，

图3以透视图示出根据本发明的另一种实施方式的具有线缆和模块的光伏设备，

图4以透视图示出根据本发明的另一种实施方式的具有线缆和模块的光伏设备，

图5以透视图示出根据本发明的另一种实施方式的具有线缆和模块的光伏设备，

图6以透视图示出根据本发明的另一种实施方式的具有线缆和模块的光伏设备，

图7以透视图示出根据本发明的一种实施方式的具有线缆和一排光伏模块的光伏设备，并且

图8以透视图示出根据本发明的一种实施方式的具有线缆和一排光伏模块的光伏设备。

具体实施方式

图1示出根据本发明的光伏设备100，所述光伏设备包括线缆101。在线缆101上连接有两个连接件103，所述连接件将光伏模块104与线缆101连接。光伏模块104相对于枢转轴线102以自由摆动的方式悬挂。枢转轴线102基本上平行于线缆101的纵向延伸。

线缆101的纵向延伸可以是光伏模块104-线缆101局部连接区域的纵向延伸或在保持部位之间的纵向延伸、也称为跨度。

在该第一实施方式中，连接件夹紧在线缆101上并且因此是在光伏模块104与线缆101之间的抗扭的连接。如果光伏模块104经受风力，则所述光伏模块摆动并经受风。被扭转的线缆或线缆束也与光伏模块104一起枢转。以此方式，不存在光伏模块104断裂的风险。

图2示出本发明的第二实施方式，其中，线缆101与光伏模块104通过连接装置113连接，所述连接装置允许在光伏模块104与线缆101之间的枢转。在该特别的实施方式中，连接件113由两个连接件113构成，所述两个连接件通过管状元件形成，线缆101在所述管状元件之内延伸，并且所述管状元件与光伏模块104连接。经由这种连接装置能实现光伏模块104相对于线缆101的枢转。枢转轴线102(光伏模块围绕所述枢转轴线枢转)对于管状元件而言是连续的，线缆101布置在所述管状元件之内。

在图3中所示的另一种实施方式中，线缆束121由两根线缆121a和121b形成。所述线缆束通过彼此靠近并列延伸的一系列线缆121a、121b、优选地两根线缆121a、121b形成。所述线缆束121可以具有如下优点：在一根线缆断裂的情况下，另一根线缆仍然保持光伏模块104。当在有人员在场的地方使用时，出于安全原因，这可以是特别有利的。

在线缆与光伏模块104之间的连接装置123可以这样制造，使得光伏模块104与单个的线缆121a、121b间隔开相同的距离。

光伏模块104在外力作用下相对于在连接件123中的枢转轴线102摆动，其中例如存在用于摆动的铰链。

图4示出根据本发明的光伏设备的另一种实施方式，其中，在线缆101与光伏模块104之间的连接件使光伏模块104相对于竖直轴线倾斜。在此实施方式中，光伏模块104仍然可以围绕枢转轴线102摆动。

图5中示出另一种实施方式，其中，连接件143形成包围光伏模块104的结构，但其中也允许相对于枢转轴线102的枢转。

图6中示出另一种实施方式，其中，光伏模块104经由唯一一个连接件与线缆101连接。在该实施方式中，所述连接件153具有纵向延伸尺寸。光伏模块始终可以围绕轴线102枢转并且基本上自由地摆动。

图7示出根据本发明的光伏设备100，其中，象征性地存在两个保持件106，所述保持件阐明：线缆101与地面间隔开距离地张紧在保持结构106的所述两个保持件之间。如上面提及的，有利地，光伏模块104以自由摆动的方式悬挂在线缆101之下，并且在线缆101之下的地区上可以种植植物或者该空间能以其他方式使用。

图8示出根据本发明的设备100的另一种实施方式，其中，存在连接各个光伏模块102的元件108，以确保缓冲摆动、特别是在两个光伏模块104之间的摆动。所述元件108可以例如是线缆或弹性的元件。

这些元件108用于避免在两个不同的光伏模块的两个连接件之间的在线缆101中的扭转应力。

在优选的实施方式中，光伏模块的框架构造为，使得当太阳辐射以+-60°的角度射入时，所述框架不将阴影投射到在两侧上布置的光伏单体上或不将阴影投射到双面单体中的光伏单体上。

在优选的实施方式中，线缆/线缆束101不布置在直接的太阳光线/太阳辐射与光伏模块104之间。通过这种布置结构避免在光伏模块的两侧上投下阴影。光伏模块104的投影面不被线缆/线缆束101覆盖，从而避免投下阴影。即使仅一个单体被投下阴影也可能具有大的影响，因为所有串联连接的单体都因此而降低其效率。

上面描述的变型仅用于更好地理解所呈现的解决方案的结构、运行方式和特征，但它们不从实施例方面限制公开内容。附图是示意性的，其中为了强调功能、工作原理、构型和技术特征，将特征和主要效果局部地清楚地放大呈现。在此，在附图或文字中公开的每个运行方式、每个原理、每个技术构型和每个特征都可以自由并且任意地与所有权利要求组合，其中，在文本和其他附图中的每个特征、其他的运行方式、本公开中包含的或由此产生的原理、构型方案和技术特征，以及所有可想到的组合，均包括于所描述的解决方案。在此也包括文字中所有单独的实施方案之间的组合，即，在文字的每个段落、在权利要求中实施方案之间的组合，以及在文字、尺寸和图中的不同变形方案之间的组合。设备和方法的细节相互连接地显示；然而，需要指出的是，它们也可以相互独立地相互自由组合。在附图中所示的各个部分及其部分彼此之间的关系以及它们的尺寸和比例不应被理解为限制性的。个别尺寸和比例也可能与显示的尺寸和比例不同。权利要求也不限制公开内容，因此也不限制所呈现的所有特征的可能组合。所呈现的所有特征也在这里单独被公开并结合所有其他特征被公开。

附图标记列表

100具有线缆或线缆束的光伏设备

101 线缆

102 枢转轴线

103连接件/连接装置

104 光伏模块

106 保持结构

108线缆/缓冲元件

113连接件/连接装置

121线缆束

121a、121b线缆束的线缆

123连接件/连接装置

133连接件/连接装置

143连接件/连接装置

153连接件/连接装置

Claims (13)

1.一种光伏设备(100)，所述光伏设备具有线缆(101)或线缆束(121)，所述光伏设备包括至少一个光伏模块(104)，其特征在于，所述光伏模块(104)悬挂在线缆(101)或线缆束(121)上，光伏模块(104)整体位于其所悬挂的线缆(101)或线缆束(121)之下，并且光伏模块(104)相对于至少一个枢转轴线(102)摆动，所述枢转轴线基本上平行于线缆(101)或线缆束(121)的纵向延伸，并且所述枢转轴线通过线缆/线缆束(101)本身或通过安设在线缆/线缆束上的连接件(103、113、123、133、143、153)形成，并且光伏模块(104)具有足够的刚度，以便即使在负载下也基本上保持所述光伏模块的形状，并且所述光伏模块的至少两个对置侧能够将太阳光线转换成电能，并且所述光伏模块(104)具有框架。

2.根据权利要求1所述的光伏设备(100)，其特征在于，所述光伏模块(104)借助于至少两个连接件(103、113、123、133、143)与线缆(101)或线缆束(121)连接。

3.根据权利要求1所述的光伏设备(100)，其特征在于，所述光伏模块(104)借助于唯一一个连接件(153)与线缆(101)或线缆束(121)连接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备(100)，其特征在于，所述光伏模块由双面的单体形成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备(100)，其特征在于，所述线缆(101)或线缆束(121)借助于连接件(103、113、123、133、143、153)抗扭地与光伏模块(104)连接。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的光伏设备(100)，其特征在于，所述光伏模块(104)相对于线缆(101)或线缆束(121)围绕枢转轴线(102)能枢转地连接。

7.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备(100)，其特征在于，所述光伏模块(4)与唯一一根线缆(101)连接。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的光伏设备(100)，其特征在于，所述光伏模块与线缆束(121)连接，并且所述线缆束包括至少两根线缆(121a、121b)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备(100)，其特征在于，在光伏模块(104)未经受外力时，所述光伏模块基本上竖直地悬挂在线缆(101)或线缆束(121)下方。

10.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备(100)，其特征在于，所述设备包括至少四个光伏模块(104)，所述光伏模块沿着线缆(101)或线缆束(121)成排地布置。

11.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备(100)，其特征在于，所述光伏模块(104)经由用于缓冲摆动的元件(108)、特别是线缆相互连接。

12.根据前述权利要求中任一项所述的光伏装置(100)，其特征在于，所述框架在到光伏模块(104)上的+-60°的太阳辐射角下不在光伏模块上投射阴影。

13.根据前述权利要求中任一项所述的光伏设备(100)，其特征在于，其上悬挂有所述光伏模块(104)的线缆/线缆束(101)不布置在直接的太阳光线与光伏模块(104)之间。

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