DE10105718A1 - Photovoltaikmodulverbund - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf einen Photovoltaikmodulverbund mit einer Tragstruktur (1) und mehreren Photovoltaikmodulen (3), die an der Tragstruktur montiert und durch elektrische Verschaltungsmittel elektrisch miteinander verschaltet werden. DOLLAR A Erfindungsgemäß umfassen die elektrischen Verschaltungsmittel für das jeweilige Photovoltaikmodul zwei elektrisch kontaktierend zusammensteckbare Steckverbindungselemente (10a, 10b, 13a, 13b), von denen das eine am Photovoltaikmodul und das andere an der Tragstruktur angeordnet ist und die so ausgelegt sind, dass sie mit der Montagebewegung des Photovoltaikmoduls beim Montieren desselben an der Tragstruktur zusammengesteckt werden. DOLLAR A Verwendung z. B. zum Aufbau von Photovoltaikgeneratoren als Aufdach- oder Fassadensysteme.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbund von Photovoltaik
modulen, die an einer Tragstruktur montiert und durch elektri
sche Verschaltungsmittel elektrisch miteinander verschaltet
werden.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet sind Photovoltaikgeneratoren
für Gebäude, bei denen eine Mehrzahl von Photovoltaikmodulen
an einer gebäudeseitigen Tragstruktur befestigt und elektrisch
miteinander verschaltet werden. Bei Fassadensystemen befindet
sich die Tragstruktur an einer Gebäudefassade, bei Aufdachsys
temen auf einer Dachfläche des Gebäudes. Bei Fassadensystemen
werden die Module, wie auch andere plattenförmige Baumateria
lien, meist so an der Tragstruktur angebracht, dass sie in ih
rer Montageendlage gegen Absturz durch Schwerkraft gesichert
sind, wobei die Befestigungsmittel aus optischen Gründen von
außen unsichtbar bleiben sollen. Eine im Fassadenbau gängige
Technik ist die Befestigung mittels Agraffen, die modul- oder
fassadenseitig vorgesehen sind und in fassaden- bzw. modulsei
tige Bolzen eingreifen. Hierzu sind die Module rückseitig ent
sprechend geformt oder mit entsprechenden Halterungen versehen.
Je nach Bedarf können zusätzliche Sicherungen, wie
Schrauben oder Riegel, vorgesehen sein.
Ein anderer verbreiteter Fassadensystemtyp ist die sogenannte
Pfosten-Riegel-Konstruktion, bei der die zu befestigenden Mo
dule oder anderen plattenförmigen Bauteile in von der Trag
struktur vorgegebene Aussparungen eingesetzt und mit aufge
setzten Profilen gehalten werden.
Bei Aufdachsystemen werden die Module auf einer dachseitigen
Tragstruktur in Form eines Traggestells über Klemmung der Mo
dulkanten mittels handelsüblicher Klemmsysteme befestigt. Ein
weiterer dachseitiger Systemtyp sind sogenannte Indachsysteme,
bei denen die Photovoltaik-Module mit ihrer Oberfläche in etwa
bündig mit der Dachhaut in das Dach integriert sind, meist in
Form eines wasserdichten Aufbaus.
Die elektrische Verschaltung der Module erfolgt üblicherweise
über Kabel. Bei einem der bekannten Verschaltungstypen sind
Kabelenden direkt untrennbar mit dem Modul verbunden und wer
den elektrisch über Stecksysteme, wie sie z. B. von der Firma
Multicontact auf dem Markt sind, entsprechend den Vorgaben
verschaltet, um die Module je nach Bedarf elektrisch parallel
oder in Reihe zu schalten. Problematisch ist bei diesem Ver
schaltungstyp die entsprechend der Vorkonfektionierung fest
vorgegebene Kabellänge. Bei einem weiteren bekannten Verschal
tungstyp ist auf der Rückseite eines jeweiligen Moduls eine
Anschlussdose vorgesehen, und die Module werden zu größeren
Photovoltaikgeneratoreinheiten durch entsprechendes Verkabeln
dieser Anschlussdosen verschaltet.
Um die gewünschte, optisch verdeckte Verkabelung der Module zu
erreichen, ist es in allen genannten, herkömmlichen Systemen
erforderlich, die elektrische Verschaltung der Module vor der
endgültigen Montage der Module an der Tragstruktur auszufüh
ren, da der benötigte Arbeitsraum meist nicht mehr zugänglich
ist, wenn die Module in ihre Montageendlage verbracht wurden.
Daher ist neben der Person, welche das Modul bei der Montage
hält, häufig eine weitere Arbeitskraft nötig, welche die
elektrische Verschaltung ausführt. Als Alternative können ver
gleichsweise lange Verkabelungsleitungen verwendet werden, um
das Modul zunächst neben dem Montageort elektrisch zu ver
schalten und es dann am Montageort anzubringen. Beide Maßnah
men haben Mehrkosten für Personal und/oder erhöhten Leitungs
aufwand und erhöhte elektrische Leitungsverluste zur Folge.
Eine insbesondere für Aufdachsysteme mögliche, weitere Alter
native besteht darin, den Photovoltaikgenerator in zahlreiche
kleine Felder so aufzuteilen, dass eine Zugangsmöglichkeit im
Bereich der Modulanschlussdosen besteht, jedoch ist dies op
tisch wenig ansprechend.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung
eines Photovoltaikmodulverbundes der eingangs genannten Art
zugrunde, bei dem sich die Module mit vergleichsweise wenig
Aufwand elektrisch verschalten lassen.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung ei
nes Photovoltaikmodulverbundes mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Bei diesem Verbund beinhalten die elektrischen Verschal
tungsmittel für das jeweilige Photovoltaikmodul zwei speziell
ausgelegte, elektrisch kontaktierend zusammensteckbare Steck
verbindungselemente am Modul einerseits und der Tragstruktur
andererseits derart, dass die beiden Steckverbindungselemente
mit der Montagebewegung des Photovoltaikmoduls beim Montieren
desselben an der Tragstruktur zusammengesteckt werden. Dadurch
erfolgt die elektrische Anbindung des Moduls in einem Arbeits
gang mit der Montage des Moduls an der Tragstruktur. Dies ver
meidet die Notwendigkeit verhältnismäßig langer Verbindungs
leitungen zwischen Modul und Tragstruktur und ermöglicht eine
problemlose elektrische Verschaltung des jeweiligen Moduls mit
den anderen Modulen ohne eine zusätzliche Montageperson.
Der erfindungsgemäße Modulverbund erfordert keine elektrische
Vorabverschaltung der Module vor ihrer Montage und ist frei
von jeglichen Zugänglichkeitsproblemen zum Verschalten der Mo
dule, wobei ohne weiteres wie bei herkömmlichen Systemen eine
optisch verdeckte elektrische Verschaltung der Module möglich
ist.
In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 sind die beiden
zusammenwirkenden, elektrischen Steckverbindungselemente nahe
einer lagesichernden Verbindung von Modul und Tragstruktur an
geordnet. Da eine solche lagesichernde Verbindung die relative
Lage des Moduls an der Tragstruktur festlegt, lässt sich mit
dieser Maßnahme die von den beiden elektrisch kontaktierend
zusammensteckbaren Steckverbindungselementen bewirkte elektri
sche Steckverbindung trotz üblicher Fertigungstoleranzen von
Modul und Tragstruktur mit relativ enger räumlicher Toleranz
realisieren.
Für einen nach Anspruch 3 weitergebildeten Modulverbund werden
spezielle Module verwendet, bei denen vom üblichen Modulaufbau
mit rückseitiger Abdeckung, photovoltaisch aktiver Schichtfol
ge und transparenter Frontplatte die rückseitige Abdeckung in
einem Eckbereich mit Abstand vom Eckpunkt endet, um an dieser
Stelle herkömmliche elektrische Anschlussbändchen aus der pho
tovoltaisch aktiven Schichtfolge zum modulseitigen elektri
schen Steckverbindungselement herauszuführen, das in diesem
Fall an der Rückseite der rückseitigen Abdeckung angeordnet
ist. Dies ermöglicht die Kontaktierung der photovoltaisch ak
tiven Schichtfolge des Moduls nach außen, ohne dass Teile über
die normale Modulabmessung vorstehen, die z. B. durch die Ab
messung der Frontplatte gegeben ist. Zu diesem Zweck kann der
betreffende Eckbereich der rückseitigen Abdeckung nach der
Fertigung des Aufbaus aus rückseitiger Abdeckung, photovol
taisch aktiver Schichtfolge und Frontplatte weggeschnitten
werden. Mit einer weiteren Ausgestaltung dieser Maßnahme gemäß
Anspruch 4 lässt sich ein außenbündiger Eckabschluss des Mo
duls auch für diesen Anschlusseckbereich erreichen.
Bei einem nach Anspruch 5 weitergebildeten Modulverbund ist
tragstrukturseitig für jedes Modul eine Anschlussdose vorgese
hen, die das zugehörige tragstrukturseitige elektrische Steck
verbindungselement sowie Kontaktierungsmittel zum Aufnehmen
und elektrischen Kontaktieren einer Modulverbindungsleitung
mit dem elektrischen Steckverbindungselement der jeweiligen
Anschlussdose beinhaltet. Dadurch können die tragstruktursei
tigen Anschlussdosen und damit die Module in gewünschter Weise
untereinander elektrisch verbunden werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 sind die
beiden jeweiligen elektrischen Steckverbindungselemente von
einem Steckerteil einerseits und einem zugehörigen Buchsenteil
andererseits gebildet, die ineinandersteckbare, isolierende
Röhren beinhalten. Im Inneren der Röhren befinden sich dann
die eigentlichen, elektrisch leitenden Kontaktierungselemente.
Dies ermöglicht bei Bedarf die Erzielung eines geforderten Be
rührschutzes dieser elektrischen Steckverbindung. Zudem lässt
sich dadurch für die elektrische Steckverbindung recht einfach
ein Korrosionsschutz erreichen.
Bei einem nach Anspruch 7 weitergebildeten Modulverbund werden
die Module in einer montagetechnisch vorteilhaften Weise in
ihren Eckbereichen mittels Klemmbefestigungen an Tragstruktur
profilen gehalten, wozu an den Profilen Klemmwinkelbauteile
angebracht werden, die Auflageflächen aufweisen, auf die ein
jeweiliger Modulkantenbereich bei der Montage aufzulegen ist.
Gleichzeitig mit dem Anlegen der Module in der richtigen Posi
tion an die Tragstrukturprofile erfolgt das Zusammenstecken
der elektrisch kontaktierenden Steckverbindungselemente von
Modul einerseits und Tragstruktur andererseits, wonach dann
die Module mittels der Klemmbefestigungen gesichert an den
Tragstrukturprofilen fixiert werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische, perspektivische Explosionsansicht
einer Modul-Tragstruktur-Einheit eines Photovoltaik
modulverbundes vom Fassadensystemtyp,
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Grundkörper-Anschlussseite
einer tragstrukturseitigen Anschlussdose von Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Kabelaufnahmeplatte der
tragstrukturseitigen Anschlussdose von Fig. 1,
Fig. 4 eine schematische, perspektivische Explosionsansicht
zur Veranschaulichung der Montage der Kabelaufnahme
platte von Fig. 3 an der Grundkörper-Anschlussseite
von Fig. 2,
Fig. 5 eine perspektivische Explosionsansicht eines trag
strukturseitigen Teils eines Photovoltaikmodulver
bundes vom Aufdachsystemtyp in einem Klemmbereich
zur eckseitigen Klemmbefestigung von vier Moduleck
abschnitten,
Fig. 6 eine Ansicht entsprechend Fig. 5, jedoch für einen
seitlichen Tragstrukturabschnitt mit einem Klemmbe
reich zur Klemmbefestigung zweier Moduleckabschnit
te, und
Fig. 7 eine Perspektivansicht einer Variante des Klemmbe
festigungsbereichs von Fig. 5 mit montierten Modu
len.
Fig. 1 veranschaulicht den Aufbau und Montagevorgang für einen
Photovoltaikmodulverbund in Form eines Fassadensystems anhand
einer einzelnen, ausschnittweise gezeigten Modul-Tragstruktur-
Einheit. Wie daraus ersichtlich, beinhaltet die an einer Ge
bäudefassade anzubringende Tragstruktur U-förmige Tragprofile
1, die in herkömmlicher, nicht gezeigter Weise in einer ein-
oder zweidimensionalen Anordnung neben- und/oder untereinander
an der Gebäudefassade befestigt werden. Am oberen Ende wird
von den U-Flanken des Tragprofils 1 ein länglicher Bolzen bzw.
Stab 2 gehalten.
An der Tragstruktur können Photovoltaikmodule 3, von denen
stellvertretend eines mit seinem unteren Bereich gezeigt ist,
vertikal oder schräg hängend montiert werden. Dazu sind modul
seitig im oberen und unteren Bereich je zwei als Winkel gefer
tigte Agraffen 4a, 4b vorgesehen, die von einer rückseitigen
Abdeckung 5 des Moduls nach hinten abstehen. Die Agraffen 4a,
4b weisen an ihrem abstehenden, freien Ende einen schräg nach
vorn und oben verlaufenden Einführschlitz 6a, 6b für die Pro
filbolzen 2 auf. Durch die so bereitgestellten Agraffen-
Bolzen-Verbindungen werden die Module 3 in die Tragstruktur
eingehängt, wobei die beiden Paare horizontal versetzt ange
ordneter Agraffen 4a, 4b jedes Moduls 3 jeweils in die Bolzen
2 von zwei benachbarten Tragprofilen 1 eingreifen. Dazu sind
die Module 3 in horizontaler Richtung so auszurichten, dass
die jeweilige Agraffe 4a, 4b auf den zugehörigen Bolzen 2 in
nerhalb eines Zwischenraums aufgesteckt wird, der zwischen der
einen U-Profilflanke und einem von dieser mit ausreichendem
Montagetoleranzabstand beabstandeten Zwischensteg 1a des Pro
fils 1 gebildet ist.
Die Photovoltaikmodule 3 sind von einem herkömmlichen Aufbau,
der zwischen der z. B. aus Glas bestehenden rückseitigen Abde
ckung 5 und einer transparenten, z. B. ebenfalls aus Glas be
stehenden Frontplatte 7 eine in der schematischen Ansicht von
Fig. 1 nicht näher dargestellte, photovoltaisch aktive Schichtfolge
beinhaltet, die mindestens eine Rückkontaktschicht, eine
Absorberschicht und eine Frontkontaktschicht umfasst. Zur elek
trischen Kontaktierung des Moduls 3 sind nicht gezeigte An
schlussbändchen in herkömmlicher Weise aus der Ebene der pho
tovoltaisch aktiven Schichtfolge herausgeführt. Im Beispiel
von Fig. 1 erfolgt dies an einem Anschlusseckbereich 8. Dazu
wird an dieser Stelle der entsprechende Eckbereich der rück
seitigen Abdeckung 5 weggeschnitten, so dass die rückseitige
Abdeckung 5 mit Abstand vor der zugehörigen Modulecke endet.
Der so geschaffene Raum wird zum rückseitigen Herausführen der
Anschlussbändchen innerhalb der normalen, d. h. von der Front
platte 7 vorgegebenen Modulabmessungen genutzt.
Alternativ können herkömmliche Arten der elektrischen Anbin
dung der photovoltaisch aktiven Schichtfolge verwendet werden,
z. B. ein Herausführen der Anschlussbändchen an der Modulkante,
kombiniert mit einem die Modulkante umfassenden Steckerkörper,
oder ein Herausführen über eine randseitige oder innere Boh
rung in der rückseitigen Abdeckung, jeweils ohne oder mit Ver
wendung einer Rückseitenfolie, mit deren Hilfe die Anschluss
bändchen an einer beliebigen, gewünschten Stelle des Moduls
herausgeführt werden können.
Zur weiteren Modulverschaltung ist an der rückseitigen Abde
ckung 5 rückseitig ein Anschlusssteckerkörper 9 angebracht,
wiederum innerhalb der normalen Modulabmessungen, d. h. ohne
über die rechteckförmige Grundfläche der Frontplatte 7 vorzu
stehen. Vom Steckerkörper 9 ragen zwei Steckerelemente 10a,
10b nach unten ab, die im Inneren des Steckerkörpers 9 mit den
dorthin geführten Modulanschlussbändchen kontaktiert sind. Da
bei verlaufen die Anschlussbändchen optisch verdeckt zwischen
der rückseitigen Abdeckung 5 und einem plattenförmigen Fort
satz 9a des Steckerkörpers 9. Dieser Steckerkörperfortsatz 9a
schließt im Anschlusseckbereich 8 des Moduls 3 außenbündig mit
der Frontplatte 7 ab. Der durch die dort zurückgesetzt endende
rückseitige Abdeckung 5 verbleibende Zwischenraum wird nach
dem Herausführen der Modulanschlussbändchen außenbündig mit
einer Klebe- bzw. Vergussmasse 11 gefüllt. Alternativ kann ei
ne nach vorn weisende Eckabwinklung am Steckerkörperfortsatz
9a vorgesehen sein, der sich bis zur Rückseite der Frontplatte
7 nach vorn erstreckt und für einen außenbündigen Abschluss an
diesem Moduleckbereich sorgt.
Alternativ zur gezeigten Anordnung des Steckerkörpers 9 im Be
reich der Modulunterkante kann selbiger auch an anderer Stelle
angeordnet sein, z. B. im Bereich der Moduloberkante, wobei
dann die Gestaltung der elektrischen Steckverbindungen geeig
net anzupassen ist.
Tragstrukturseitig ist zur elektrischen Modulverschaltung je
weils eine Anschlussdose 12 außen an einer der beiden U-
Flanken des Tragprofils 1 vorzugsweise lösbar z. B. durch Ver
rasten angebracht. Von einem Grundkörper 12a der Anschlussdose
12 stehen nach oben zwei Buchsenelemente 13a, 13b ab. Diese
beinhalten jeweils eine isolierende Röhre mit innenliegendem
elektrischem Kontaktelement. Die beiden Buchsenelemente 13a,
13b sind zwecks elektrischer Kontaktierung mit je einem der
beiden modulseitigen Steckerelemente 10a, 10b zusammensteck
bar. Letztere sind dazu ebenfalls von je einer isolierenden
Röhre mit innenliegendem elektrischem Kontaktierungselement
gebildet, wobei die Dimensionierungen so gewählt sind, dass
die Röhren der Steckerelemente 10a, 10b über die jeweilige
Buchsenelementröhre passen und die innenliegenden Kontaktie
rungselemente elektrisch kontaktierend zusammenwirken. Auf
diese Weise lassen sich die Stecker-Buchsen-Verbindungen mit
Berührschutz ausführen. Je nach Bedarf können benötigte elekt
rische Bauelemente im Steckerkörper 9 und/oder in der An
schlussdose 12 aufgenommen sein, z. B. eine oder mehrere By
passdioden, durch deren Verwendung die Kontaktzahl der elekt
rischen Steckverbindung niedrig gehalten werden kann, in der
Regel 2 × 1-polig oder 1 × 2-polig.
Die tragstrukturseitigen Anschlussdosen 12 bilden die An
schlusselemente für eine gewünschte elektrische Verschaltung
der Module 3 untereinander mittels einer entsprechenden Verka
belung, um die Module 3 zu einem Photovoltaikgenerator zusam
menzuschalten. Dazu sind die Anschlussdosen 12 an einer rück
wärtigen Kabelanschlussseite geeignet aufgebaut, wie in den
Fig. 2 bis 4 näher veranschaulicht.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die betreffende Anschlussflä
che des Dosengrundkörpers 12a. Von dieser stehen, wie in Fig.
4 deutlicher zu erkennen, in jedem Eckbereich ein Raststift
14a bis 14d und an geeigneten Stellen zwei Kontaktspitzen 15a,
15b ab. Auf diese Grundkörper-Anschlussseite wird eine ers
te Elastomerplatte 16 aufgesteckt, die dazu mit entsprechenden
eckseitigen Durchstecköffnungen 17a bis 17d zum Durchführen
der Raststifte 14a bis 14d versehen ist. Außerdem sind, wie in
den Ansichten der Fig. 3 und 4 zu erkennen, an derjenigen
Elastomerplattenseite, die der Anschlussseite des Dosengrund
körpers 12a abgewandt ist, zwei halbzylindrische Ausnehmungen
18a, 18b zur Kabelaufnahme parallel versetzt ausgeformt, wobei
an geeigneten Stellen zugentlastende Wülste 19 ausgebildet
sind, um eine Zugentlastungsfunktion für aufgenommene Kabel zu
erfüllen. Des weiteren sind in die Elastomerplatte 16 an ge
eigneten Stellen entlang der Längsmitte der jeweiligen halbzy
lindrischen Ausnehmung 18a, 18b Spitzendurchführungsöffnungen
20a bis 20d zum Durchführen der beiden Kontaktspitzen 15a, 15b
eingebracht. Um die Elastomerplatte 16 in jeder von vier je
weils um 90° verdrehten Orientierungen aufsetzen zu können,
bilden die Spitzenaufnahmeöffnungen 20a bis 20d die Eckpunkte
eines Quadrats, so dass je zwei sich diagonal gegenüberliegen
de Öffnungen die beiden Kontaktspitzen 15a, 15b aufnehmen.
Auf die erste Elastomerplatte 16 wird eine zweite, in ihrer
Gestalt der ersten entsprechende Elastomerplatte 21 so aufge
setzt, dass sich die halbzylindrischen Ausnehmungen gegenüber
liegen und zwei im Querschnitt kreisförmige Kabeldurchführungen
22, 23 bilden. Als Abschluss wird auf die zweite Elasto
merplatte 21 eine Deckplatte 24 aufgesetzt, die in den Eck
bereichen wiederum geeignete Rastöffnungen aufweist und hinter
der dann die Raststifte 14a bis 14d mit an ihrem freien Ende
ausgeformten, aus Fig. 4 ersichtlichen Rastnasen 14e verras
ten.
Im Beispiel von Fig. 1 verlaufen die Kabeldurchführungen 22,
23 horizontal. Durch um 90° versetztes Aufsetzen der beiden
Elastomerplatten 16, 21 können die Kabeldurchführungen 22, 23
bei Bedarf vertikal orientiert werden. Die Kontaktierung eines
in eine der Kabeldurchführungen 22, 23 eingelegten Kabels er
folgt während des Verpressens von Anschlussdosen-Grundkörper
12a, Elastomerplatten 16, 21 und Deckplatte 24, indem die je
weils zugehörige Kontaktspitze 15a, 15b in den Kabelmantel
einsticht. Alternativ zu dieser Kontaktierungsart können übli
che Klemmschneidverbindungen verwendet werden.
Wenn die Modulverbindungskabel durch die jeweilige Kabeldurch
führung 22, 23 mehrerer Anschlussdosen 12 durchgeschleift wer
den, ergibt sich eine elektrische Parallelschaltung der be
treffenden Module, während sich eine Reihenschaltung derselben
dadurch realisieren lässt, dass in jede Anschlussdose 12 ein
ankommendes Kabel in die eine Kabeldurchführung und ein abge
hendes Kabel in die andere Kabeldurchführung eingelegt wird,
ohne dass die Kabel durch die Durchführungen 22, 23 beidseits
durchgeschleift werden. Die nicht genutzten Öffnungen werden
in diesem Fall durch Blindstopfen geeigneter Form verschlos
sen, oder es werden entsprechend andersartig geformte Elasto
merplatten verwendet, die statt der Kabeldurchführungen zwei
nicht durchgehende Kabelzufuhrkanäle bereitstellen.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, lässt sich das jeweilige Modul 3
im Arbeitsgang der Montage desselben gleichzeitig elektrisch
mit der jeweils zugehörigen, tragstrukturseitigen Anschlussdo
se 12 kontaktieren. Denn das Modul 3 wird entsprechend der
Agraffen-Bolzen-Verbindungen in einer im wesentlichen nach un
ten weisenden Montagebewegung an der von den Profilen 1 gebil
deten Tragstruktur eingehängt und daran durch Schwerkraft
gehalten. Durch die nach unten weisende Montagebewegung lassen
sich gleichzeitig die beiden modulseitigen Steckerelemente
10a, 10b mit den zugehörigen tragstrukturseitigen Buchsenele
menten 13a, 13b zusammenstecken, wodurch das Modul 3 elekt
risch bis zu den Kontaktspitzen 15a, 15b der tragstruktursei
tigen Anschlussdose 12 kontaktiert ist, über die dann durch
die beschriebene Modulverkabelung die weitere elektrische Ver
schaltung der Module erfolgt.
Um die beim Einhängen der Agraffen 4a, 4b in die Bolzen 2 zu
nächst schräg nach unten hinten weisende Montagebewegung durch
die Stecker-Buchsen-Verbindung nicht zu stören, sind die Ste
cker- und Buchsenelemente 10a, 10b, 13a, 13b mit ausreichender
Winkeltoleranz elastisch am Steckerkörper 9 bzw. Dosengrund
körper 12a gehalten. Alternativ können sie so gestaltet sein,
dass sie erst während der letzten Hälfte der Montagebewegung
in Wirkkontakt kommen, in der die Montagebewegung entsprechend
dem vertikalen Abschnitt der Agraffenschlitze 6a, 6b senkrecht
nach unten verläuft, bis das Modul 3 seine Montageendlage er
reicht hat.
Durch die beiden Agraffen 4a, 4b im unteren Bereich und zwei
entsprechende, nicht gezeigte Agraffen im oberen Bereich ist
jedes Modul 3 senkrecht zur Modulebene gesichert an der Trag
struktur hängend befestigt. In Querrichtung begrenzt der Zwi
schensteg 1a, so dass insgesamt durch diese Befestigungsart
zum einen das Modul 3 sicher gehalten wird und zum anderen To
leranzen bei der Modulfertigung und bei der Tragstrukturkon
struktion sowie Längenausdehnungen aufgrund von Temperatur
schwankungen abgefangen werden können. Dabei befindet sich die
elektrische Kontaktierung des Moduls 3 über die elektrische
Steckverbindung mit den Steckerelementen 10a und 10b und den
Buchsenelementen 13a, 13b in der Nähe einer Agraffen-Bolzen-
Verbindung. Dies hat den Vorteil, dass sich die elektrische
Steckeranordnung trotz der erwähnten Bau- und Fertigungstole
ranzen räumlich eng tolerieren lässt. Während der Fortsatz 9a
des Steckerkörpers 9 als Anlagefläche für das Tragprofil 1
dienen kann, hält der erhöhte Teil des Steckerkörpers 9 einen
ausreichenden Abstand zur Modulseitenkante ein, der insbeson
dere größer ist als der entsprechende horizontale Abstand der
darüberliegenden Agraffe 4a, so dass der erhabene Steckerkör
perteil, der die Steckerelemente 10a, 10b trägt, bei der Mon
tage des Moduls 3 seitlich vom Tragprofil 1 über der vom Trag
profil 1 seitlich gehaltenen Anschlussdose 12 zu liegen kommt.
Die elektrische Steckverbindung und insbesondere deren eigent
licher Kontaktraum ist bevorzugt zwecks Korrosionsschutz was
serdicht ausgeführt. Dies kann z. B. durch Verwendung von O-
Dichtringen erreicht werden, welche die ineinandergesteckten
Röhren der Stecker- und Buchsenelemente 10a, 10b, 13a, 13b ab
dichten. Bei gasdichter und damit korrosionsbeständiger Aus
führung der elektrischen Kontaktierung, z. B. über Klemm
schneidverbindungen, kann eine Belüftung des Kontaktraums über
die Labyrinthdichtung erfolgen, die aus den ineinandergesteck
ten Röhren von Stecker- und Buchsenelementen 10a, 10b, 13a 13b
gebildet wird.
Die Fig. 5 bis 7 veranschaulichen Ausführungsbeispiele vom
Aufdachsystemtyp, bei denen die dachseitige Tragstruktur C-
förmige Profile 25 beinhaltet, an denen eine zweidimensionale,
matrixförmige Anordnung von Photovoltaikmodulen über Klemmver
bindungen gehalten wird.
Fig. 5 zeigt speziell einen Klemmbereich, an welchem je eine
Ecke von vier benachbarten, nicht gezeigten Modulen festge
klemmt wird. Dazu wird am C-Tragprofil 25 ein Klemmwinkelbau
teil 26 angebracht, an dessen Oberseite sowohl entlang der
Längsmitte als auch entlang der Quermitte je zwei gegenüber
liegende Anschlagstreifen 27a bis 27d hochgebogen sind. Diese
unterteilen mit ihren Seitenflanken die Klemmwinkeloberseite
in vier schraffiert gezeigte Auflageflächen 26a bis 26d, auf
die jeweils eines der vier festzuklemmenden Module mit einem
Eckbereich aufzulegen ist. Dabei dienen die hochgebogenen
Streifen 27a bis 27d mit ihren Seitenflanken als Führungen zum
Auflegen der Module.
Mit dem Auflegen der Module erfolgt wiederum gleichzeitig de
ren elektrische Kontaktierung. Dazu werden auf eine Seitenflä
che des C-Profils 25 im Bereich der Klemmverbindung Anschluss
dosen aufgerastet, die denjenigen der Fig. 1 bis 4 entsprechen
und von denen stellvertretend eine Dose 28 gezeigt ist. Zur
Montage wird die Anschlussdose 28 aus der in Fig. 5 gezeigten
Orientierung um 180° gedreht und mit Raststiften 30 in Rast
öffnungen 29 eingerastet, die an der Seitenfläche des Klemm
winkelbauteils 26 und des C-Tragprofils 25 gebildet sind, sie
he den Montagepfeil M in Fig. 5. An der Modulrückseite ist
wiederum ein Steckerkörper ähnlich demjenigen der Fig. 1 bis 4
vorgesehen, wobei im Unterschied zum dort gezeigten Stecker
körper in diesem Fall die Steckerelemente senkrecht von der
Modulebene abragen.
Auf diese Weise lassen sich die modulseitigen Steckerelemente
mit dem Aufsetzen des Moduls auf die Tragstruktur mit trag
strukturseitigen Buchsenelementen 31 zusammenstecken. Danach
erfolgt dann das Festklemmen der Module durch Auflegen eines
Klemmblechs 32 und Festziehen einer Klemmschraube 33, die
durch eine Schlüssellochöffnung 34 im Klemmblech 32 und eine
Durchstecköffnung 35 im Kleminwinkelbauteil 26 durchgeführt ist
und an der Tragstruktur verschraubt wird. Zur verdrehungsfrei
en Führung des Klemmblechs 32 beinhaltet dieses einen nach un
ten abgewinkelten Führungsstreifen 35, der zwischen zwei be
nachbarte, montierte Module verdrehsichernd eingreift. Die
Klemmverbindungen bilden wiederum eine lagesichernde Verbin
dung, in deren Nähe die elektrische Steckverbindung für das
jeweilige Modul positioniert ist, mit den oben zum Ausfüh
rungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 erwähnten Vorteilen.
Fig. 6 zeigt einen seitlichen Klemmbereich der Tragstruktur
für den Aufdach-Modulverbund von Fig. 5. In diesem Seitenbe
reich sind an jeder Klemmstelle jeweils nur noch zwei Module
eckseitig festzuklemmen, d. h. nur noch zwei Abschnitte 26a,
26b der vier Auflageabschnitte 26a bis 26d, die am Klemmwin
kelbauteil 26 durch die hochgebogenen Streifen 27a bis 27d de
finiert sind, dienen als Modulauflageflächen, wie in Fig. 6
wiederum schraffiert veranschaulicht. Die elektrische Modul
kontaktierung für die beiden festzuklemmenden Module erfolgt
in gleicher Weise wie oben zu Fig. 5 beschrieben mittels der
tragstrukturseitig aufzurastenden Anschlussdosen und der mo
dulseitigen Steckerelemente. Für den Seitenbereich von Fig. 6
wird ein modifiziertes Klemmblech 32a verwendet, das eine zu
sätzliche, abgewinkelte, äußere Seitenflanke 37 aufweist.
Fig. 7 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels der Fig. 5
und 6, das demgegenüber lediglich in ihrer Kontur modifizierte
Klemmwinkelbauteile 26e beinhaltet, wobei die Klemmbefesti
gungstechnik anhand von Montagepfeilen veranschaulicht ist.
Speziell zeigt Fig. 7 einen der Fig. 5 entsprechenden Klemmbe
reich, an welchem vier angrenzende, nur teilweise gezeigte Mo
dule 40a bis 40d eckseitig auf das Klemmwinkelbauteil 26e
zwecks Befestigung am Tragprofil 25 aufgelegt sind. Um die Mo
dule 40a bis 40d festzuklemmen, wird das Klemmblech 32 auf die
vormontierte Klemmschraube 33 aufgesetzt, siehe den Pfeil 41,
wobei der Klemmschraubenkopf durch den breiteren Teil der
Schlüssellochöffnung 34 durchgesteckt wird. Danach wird das
Klemmblech 32 in Längsrichtung verschoben, siehe den Pfeil 42,
so dass der schmalere Teil der Schlüssellochöffnung 34 unter
den Klemmschraubenkopf zu liegen kommt, wonach die Klemm
schraube 33 festgedreht wird, siehe den Pfeil 43, und dadurch
mit ihrem Kopf das Klemmblech 32 gegen die darunterliegenden
Moduleckbereiche presst, die dadurch ihrerseits gegen das
Klemmwinkelbauteil 26e und folglich gegen das Tragprofil 25
angedrückt und so festgeklemmt gehalten werden.
Es versteht sich, dass statt der gezeigten Befestigungsarten
mittels Agraffen-Bolzen-Verbindungen oder Klemmverbindungen
jede andere herkömmliche Befestigungsart zur Festlegung der
Module an der Tragstruktur verwendbar ist, und zwar je nach
Bedarf solche mit von vorne unsichtbaren oder mit von vorne
sichtbaren Befestigungsmitteln. Zum ersteren Typ gehören z. B.
Befestigungen, bei denen auf die Module rückseitig ein Edel
stahlblech auflaminiert wird, auf das Schweißbolzen aufge
bracht werden können, wie beim sogenannten WBS ("Worlded Bond
System), das von der Firma Arnold für Glasfassaden angeboten
wird. Alternativ kann auf die Module rückseitig ein Rahmen
aufgeklebt bzw. auflaminiert werden, über den dann die Befes
tigung an der Tragstruktur von vorne unsichtbar erfolgen kann.
Eine weitere von vorne unsichtbare Befestigungsart verwendet
Dübel, die in eine als rückseitige Abdeckung dienende Glas
platte eingelassen sind. Befestigungsarten mit von vorne
sichtbaren Elementen umfassen rückseitig aufgeklebte Rahmen
mit flächiger, von vorn sichtbarer Unterstützung der Modulun
terkante und dabei insbesondere der Unterkante der Frontplat
te, um die Klebung nicht mit deren Gewicht zu belasten. Weite
re Befestigungen vom sichtbaren Typ sind solche mit in Bohrun
gen gehaltenen, sichtbaren Punktklammern oder Punkthaltern und
solche mit umlaufenden, einfassenden, optisch schmalen Rahmen.
Claims (7)
1. Photovoltaikmodulverbund mit
einer Tragstruktur (1) und
mehreren Photovoltaikmodulen (3), die an der Tragstruk tur montiert und durch elektrische Verschaltungsmittel elekt risch miteinander verschaltet werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrischen Verschaltungsmittel für das jeweilige Photovoltaikmodul (3) zwei elektrisch kontaktierend zusammen steckbare Steckverbindungselemente (10a, 10b, 13a, 13b) umfas sen, von denen das eine am Photovoltaikmodul und das andere an der Tragstruktur (1) angeordnet ist und die so ausgelegt sind, dass sie mit der Montagebewegung des Photovoltaikmoduls beim Montieren desselben an der Tragstruktur zusammengesteckt wer den.
einer Tragstruktur (1) und
mehreren Photovoltaikmodulen (3), die an der Tragstruk tur montiert und durch elektrische Verschaltungsmittel elekt risch miteinander verschaltet werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrischen Verschaltungsmittel für das jeweilige Photovoltaikmodul (3) zwei elektrisch kontaktierend zusammen steckbare Steckverbindungselemente (10a, 10b, 13a, 13b) umfas sen, von denen das eine am Photovoltaikmodul und das andere an der Tragstruktur (1) angeordnet ist und die so ausgelegt sind, dass sie mit der Montagebewegung des Photovoltaikmoduls beim Montieren desselben an der Tragstruktur zusammengesteckt wer den.
2. Photovoltaikmodulverbund nach Anspruch 1, weiter dadurch
gekennzeichnet, dass die elektrischen Steckverbindungselemente
(10a, 10b, 13a, 13b) nahe einer lagesichernden Verbindung (2,
4a) von Photovoltaikmodul (3) und Tragstruktur (1) angeordnet
sind.
3. Photovoltaikmodulverbund nach Anspruch 1 oder 2, weiter
dadurch gekennzeichnet, dass
das modulseitige Steckverbindungselement (10a, 10b) an der Rückseite einer rückseitigen Abdeckung (5) angeordnet ist und
elektrische Anschlussbändchen des jeweiligen Photovol taikmoduls an einem Anschlusseckbereich aus einer photovol taisch aktiven Schichtfolge zwischen der rückseitigen Abde ckung und einer transparenten Frontplatte (7) heraus und zum modulseitigen Steckverbindungselement geführt sind, wobei die rückseitige Abdeckung in diesem Anschlusseckbereich (8) des Moduls mit Abstand vom Eckpunkt endet.
das modulseitige Steckverbindungselement (10a, 10b) an der Rückseite einer rückseitigen Abdeckung (5) angeordnet ist und
elektrische Anschlussbändchen des jeweiligen Photovol taikmoduls an einem Anschlusseckbereich aus einer photovol taisch aktiven Schichtfolge zwischen der rückseitigen Abde ckung und einer transparenten Frontplatte (7) heraus und zum modulseitigen Steckverbindungselement geführt sind, wobei die rückseitige Abdeckung in diesem Anschlusseckbereich (8) des Moduls mit Abstand vom Eckpunkt endet.
4. Photovoltaikmodulverbund nach Anspruch 3, weiter dadurch
gekennzeichnet, dass sich die transparente Frontplatte (7) und
ein plattenförmiger Eckabschnitt (9a) eines das modulseitige
Steckverbindungselement (10a, 10b) tragenden Anschlusskörpers
(9) bis zum Eckpunkt des Anschlusseckbereichs erstrecken und
der Eckbereich auf dem Niveau der rückseitigen Abdeckung (5)
von einer eingebrachten Füllmasse (11) oder einer Abwinklung
des plattenförmigen Anschlusskörper-Eckabschnitts (9a) bündig
abgeschlossen ist.
5. Photovoltaikmodulverbund nach einem der Ansprüche 1 bis
4, weiter dadurch gekennzeichnet, dass tragstrukturseitig je
weils eine Anschlussdose (12) vorgesehen ist, die das trag
strukturseitige elektrische Steckverbindungselement (13a, 13b)
und Kontaktierungsmittel zum Aufnehmen einer Modulverbindungs
leitung und elektrischen Kontaktieren derselben mit dem elekt
rischen Steckverbindungselement enthält.
6. Photovoltaikmodulverbund nach einem der Ansprüche 1 bis
5, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die beiden elektrisch
kontaktierend zusammensteckbaren Steckverbindungselemente von
einem Stecker- und einem Buchsenelement (10a, 10b, 13a, 13b)
mit je einer isolierenden Röhre gebildet sind, wobei im
gesteckten Zustand die Röhre des einen Steckverbindungsele
ments diejenige des anderen Steckverbindungselements koaxial
umgibt.
7. Photovoltaikmodulverbund nach einem der Ansprüche 1 bis
6, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur Klemm
befestigungen beinhaltet, die ein an einem Tragprofil (25)
festlegbares Klemmwinkelbauteil (26), das Auflageflächen (26a
bis 26d) für festzuklemmende Kantenbereiche von aufzulegenden
Photovoltaikmodulen (40a bis 40d) definiert, und eine verdreh
sicher auf die aufgelegten Modulkantenbereiche aufzusetzende
und mittels einer Klemmschraube (33) festklemmbare Klemmplatte
(32) umfassen, wobei die elektrischen Steckverbindungselemente
mit dem Auflegen der Module auf die tragstrukturseitigen Auf
lageflächen kontaktierend zusammengesteckt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE10105718B4 DE10105718B4 (de) | 2005-11-10 |
Family
ID=7673277
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