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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Verbund von Photovoltaikmodulen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Photovoltaikmodulverbund
ist beispielsweise aus der JP 09-135039 A bekannt.
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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 Aufdachsystemen auf einer Dachfläche des Gebäudes. Bei Fassadensystemen
werden die Module, wie auch andere plattenförmige Baumaterialien, meist
so an der Tragstruktur angebracht, dass sie in ihrer 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. modulseitige Bolzen eingreifen. Hierzu sind
die Module rückseitig
entsprechend geformt oder mit entsprechenden Halterungen versehen.
Je nach Bedarf können
zusätzliche
Sicherungen, wie Schrauben oder Riegel, vorgesehen sein.
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Ein
anderer verbreiteter Fassadensystemtyp ist die sogenannte Pfosten-Riegel-Konstruktion,
bei der die zu befestigenden Module oder anderen plattenförmigen Bauteile
in von der Tragstruktur vorgegebene Aussparungen eingesetzt und
mit aufgesetzten Profilen gehalten werden.
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Bei
Aufdachsystemen werden die Module auf einer dachseitigen Tragstruktur
in Form eines Traggestells über
Klemmung der Modulkanten 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.
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Die
elektrische Verschaltung der Module erfolgt üblicherweise über Kabel.
Bei einem der bekannten Verschaltungstypen sind Kabelenden direkt untrennbar
mit dem Modul verbunden und werden elektrisch über Stecksysteme entsprechend
den Vorgaben verschaltet, um die Module je nach Bedarf elektrisch
parallel oder in Reihe zu schalten. Problematisch ist bei diesem
Verschaltungstyp die entsprechend der Vorkonfektionierung fest vorgegebene
Kabellänge.
Bei einem weiteren bekannten Verschaltungstyp ist auf der Rückseite
eines jeweiligen Moduls eine Anschlussdose vorgesehen, und die Module
werden zu größeren Photovoltaikgeneratoreinheiten
durch entsprechendes Verkabeln dieser Anschlussdosen verschaltet.
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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 auszuführen, 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 vergleichsweise
lange Verkabelungsleitungen verwendet werden, um das Modul zunächst neben
dem Montageort elektrisch zu verschalten und es dann am Montageort
anzubringen. Beide Maßnahmen
haben Mehrkosten für
Personal und/oder erhöhten
Leitungsaufwand und erhöhte
elektrische Leitungsverluste zur Folge. Eine insbesondere für Aufdachsysteme
mögliche,
weitere Alternati ve besteht darin, den Photovoltaikgenerator in
zahlreiche kleine Felder so aufzuteilen, dass eine Zugangsmöglichkeit
im Bereich der Modulanschlussdosen besteht, jedoch ist dies optisch
wenig ansprechend.
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In
der Offenlegungsschrift JP 09-135039 A ist ein gattungsgemäßer Photovoltaikmodulverbund offenbart,
bei dem ein an einer Tragstruktur festgelegter Stecker einen nach
oben ragenden, blanken Steckerstift beinhaltet, der mit einer modulseitig
angebrachten Buchse im wesentlichen in Modulmontagerichtung in Eingriff
gebracht werden kann. Die Anschlussdrähte eines jeden Moduls sind
in einer an der Modulrückseite
angebrachten Anschlussbox miteinander verschaltet, von der wiederum
eine Verbindungsleitung zur ebenfalls an der Modulrückseite
mit Abstand von der Anschlussbox angeordneten Buchse führt.
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In
der Offenlegungsschrift
DE
44 38 858 A1 ist ein Solardachziegelsystem beschrieben,
bei dem die Solardachziegel durch längs einer Dachlattung verlaufende
Stromschienen zusammengeschaltet sind. Ziegelseitig führen Anschlussleitungen
vom jeweiligen Solarmodul zu rückseitigen
Kontaktfedern, die bei der Dachziegelmontage gegen die Stromschienen
zur Anlage kommen.
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Als
eine mögliche
Befestigungsart von Solarmodulen sind Klemmbefestigungen bekannt,
wie sie z.B. in der Patentschrift
US
5 143 556 beschrieben sind.
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Der
Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines
Photovoltaikmodulverbundes der eingangs genannten Art zugrunde,
bei dem sich die Module mit vergleichsweise wenig Aufwand zuverlässig und/oder
in gestalterisch vorteilhafter Weise elektrisch verschalten lassen.
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Die
Erfindung löst
dieses Problem durch die Bereitstellung eines Photovoltaikmodulverbundes
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 3. Bei diesem Verbund beinhalten
die elektrischen Verschaltungsmittel für das jeweilige Photovoltaikmodul
zwei speziell ausgelegte, elektrisch kontaktierend zusammensteckbare
Steckverbindungselemente am Modul einerseits und der Tragstruktur
andererseits derart, dass die beiden Steckverbindungselemente mit
der Montagebewegung des Photovoltaikmoduls beim Montie ren desselben
an der Tragstruktur zusammengesteckt werden. Dadurch erfolgt die
elektrische Anbindung des Moduls in einem Arbeitsgang mit der Montage
des Moduls an der Tragstruktur. Dies vermeidet die Notwendigkeit
verhältnismäßig langer Verbindungsleitungen
zwischen Modul und Tragstruktur und ermöglicht eine problemlose elektrische
Verschaltung des jeweiligen Moduls mit den anderen Modulen ohne
eine zusätzliche
Montageperson.
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Der
erfindungsgemäße Modulverbund
erfordert keine elektrische Vorabverschaltung der Module vor ihrer
Montage und ist frei von jeglichen Zugänglichkeitsproblemen zum Verschalten
der Module, wobei ohne weiteres wie bei herkömmlichen Systemen eine optisch
verdeckte elektrische Verschaltung der Module möglich ist.
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Darüber hinaus
werden beim Modulverbund nach Anspruch 1 spezielle Module verwendet,
bei denen vom üblichen
Modulaufbau mit rückseitiger
Abdeckung, photovoltaisch aktiver Schichtfolge und transparenter
Frontplatte die rückseitige
Abdeckung in einem Eckbereich mit Abstand vom Eckpunkt endet, um
an dieser Stelle herkömmliche
elektrische Anschlussbändchen
aus der photovoltaisch aktiven Schichtfolge zum modulseitigen elektrischen
Steckverbindungselement herauszuführen, das in diesem Fall an
der Rückseite
der rückseitigen
Abdeckung angeordnet ist. Dies ermöglicht die Kontaktierung der photovoltaisch
aktiven Schichtfolge des Moduls nach außen, ohne dass Teile über die
normale Modulabmessung vorstehen, die z.B. durch die Abmessung der
Frontplatte gegeben ist. Zu diesem Zweck kann der betreffende Eckbereich
der rückseitigen
Abdeckung nach der Fertigung des Aufbaus aus rückseitiger Abdeckung, photovoltaisch
aktiver Schichtfolge und Frontplatte weggeschnitten werden. Mit
einer weiteren Ausgestaltung dieser Maßnahme gemäß Anspruch 2 lässt sich
ein außenbündiger Eckabschluss
des Moduls auch für
diesen Anschlusseckbereich erreichen.
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Beim
Modulverbund nach Anspruch 3 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 Berührschutzes dieser elektrischen
Steckverbindung. Zudem lässt
sich dadurch für
die elektrische Steckverbindung recht einfach ein Korrosionsschutz erreichen.
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In
Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 sind die beiden zusammenwirkenden,
elektrischen Steckverbindungselemente nahe einer lagesichernden
Verbindung von Modul und Tragstruktur angeordnet. 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 elektrische Steckverbindung trotz üblicher Fertigungstoleranzen
von Modul und Tragstruktur mit relativ enger räumlicher Toleranz realisieren.
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Bei
einem nach Anspruch 5 weitergebildeten Modulverbund ist tragstrukturseitig
für jedes
Modul eine Anschlussdose vorgesehen, die das zugehörige tragstrukturseitige
elektrische Steckverbindungselement sowie Kontaktierungsmittel zum
Aufnehmen und elektrischen Kontaktieren einer Modulverbindungsleitung
mit dem elektrischen Steckverbindungselement der jeweiligen Anschlussdose
beinhaltet. Dadurch können
die tragstrukturseitigen Anschlussdosen und damit die Module in
gewünschter Weise
untereinander elektrisch verbunden werden.
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Bei
einem nach Anspruch 6 weitergebildeten Modulverbund werden die Module
in einer montagetechnisch vorteilhaften Weise in ihren Eckbereichen mittels
Klemmbefestigungen an Tragstrukturprofilen 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 Position
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.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend
beschrieben.
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Hierbei
zeigen:
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1 eine
schematische, perspektivische Explosionsansicht einer Modul-Tragstruktur-Einheit eines
Photovoltaikmodulverbundes vom Fassadensystemtyp,
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2 eine
Draufsicht auf eine Grundkörper-Anschlussseite
einer tragstrukturseitigen Anschlussdose von 1,
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3 eine
Draufsicht auf eine Kabelaufnahmeplatte der tragstrukturseitigen
Anschlussdose von 1,
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4 eine
schematische, perspektivische Explosionsansicht zur Veranschaulichung
der Montage der Kabelaufnahmeplatte von 3 an der Grundkörper-Anschlussseite
von 2,
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5 eine
perspektivische Explosionsansicht eines tragstrukturseitigen Teils
eines Photovoltaikmodulverbundes vom Aufdachsystemtyp in einem Klemmbereich
zur eckseitigen Klemmbefestigung von vier Moduleckabschnitten,
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6 eine
Ansicht entsprechend 5, jedoch für einen seitlichen Tragstrukturabschnitt
mit einem Klemmbereich zur Klemmbefestigung zweier Moduleckabschnitte,
und
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7 eine
Perspektivansicht einer Variante des Klemmbefestigungsbereichs von 5 mit
montierten Modulen.
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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 Gebäudefassade 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.
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An
der Tragstruktur können
Photovoltaikmodule 3, von denen stellvertretend eines mit
seinem unteren Bereich gezeigt ist, vertikal oder schräg hängend montiert
werden. Dazu sind modulseitig im oberen und unteren Bereich je zwei
als Winkel gefertigte 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 Profilbolzen 2 auf. Durch
die so bereitgestellten Agraffen-Bolzen-Verbindungen
werden die Module 3 in die Tragstruktur eingehängt, wobei
die beiden Paare horizontal versetzt angeordneter 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 innerhalb eines Zwischenraums aufgesteckt wird,
der zwischen der einen U-Profilflanke und einem von dieser mit ausreichendem
Montagetoleranzabstand beabstandeten Zwischensteg 1a des
Profils 1 gebildet ist.
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Die
Photovoltaikmodule 3 sind von einem herkömmlichen
Aufbau, der zwischen der z.B. aus Glas bestehenden rückseitigen
Abdeckung 5 und einer transparenten, z.B. ebenfalls aus
Glas bestehenden Frontplatte 7 eine in der schematischen
Ansicht von 1 nicht näher dargestellte, photovoltaisch aktive
Schicht folge beinhaltet, die mindestens eine Rückkontaktschicht, eine Absorberschicht
und eine Frontkontaktschicht umfasst. Zur elektrischen Kontaktierung
des Moduls 3 sind nicht gezeigte Anschlussbändchen in
herkömmlicher
Weise aus der Ebene der photovoltaisch aktiven Schichtfolge herausgeführt. Im
Beispiel von 1 erfolgt dies an einem Anschlusseckbereich 8.
Dazu wird an dieser Stelle der entsprechende Eckbereich der rückseitigen
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 Frontplatte 7 vorgegebenen
Modulabmessungen genutzt.
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Alternativ
können
herkömmliche
Arten der elektrischen Anbindung 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 Bohrung in der rückseitigen Abdeckung,
jeweils ohne oder mit Verwendung einer Rückseitenfolie, mit deren Hilfe
die Anschlussbändchen
an einer beliebigen, gewünschten
Stelle des Moduls herausgeführt
werden können.
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Zur
weiteren Modulverschaltung ist an der rückseitigen Abdeckung 5 rückseitig
ein Anschlusssteckerkörper 9 angebracht,
wiederum innerhalb der normalen Modulabmessungen, d.h. ohne über die rechteckförmige Grundfläche der
Frontplatte 7 vorzustehen. Vom Steckerkörper 9 ragen zwei
Steckerelemente 10a, 10b nach unten ab, die im
Inneren des Steckerkörpers 9 mit
den dorthin geführten
Modulanschlussbändchen
kontaktiert sind. Dabei verlaufen die Anschlussbändchen optisch verdeckt zwischen der
rückseitigen
Abdeckung 5 und einem plattenförmigen Fortsatz 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 eine 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.
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Alternativ
zur gezeigten Anordnung des Steckerkörpers 9 im Bereich
der Modulunterkante kann selbiger auch an anderer Stelle angeordnet
sein, z.B. im Bereich der Moduloberkante, wobei dann die Gestaltung
der elektrischen Steckverbindungen geeignet anzupassen ist.
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Tragstrukturseitig
ist zur elektrischen Modulverschaltung jeweils eine Anschlussdose 12 außen an einer
der beiden U-Flanken
des Tragprofils 1 lösbar,
z.B. durch Verrasten, 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 zusammensteckbar.
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 Kontaktierungselemente elektrisch kontaktierend
zusammenwirken. Auf diese Weise lassen sich die Stecker-Buchsen-Verbindungen
mit Berührschutz
ausführen.
Je nach Bedarf können
benötigte
elektrische Bauelemente im Steckerkörper 9 und/oder in
der Anschlussdose 12 aufgenommen sein, z.B. eine oder mehrere Bypassdioden,
durch deren Verwendung die Kontaktzahl der elektrischen Steckverbindung
niedrig gehalten werden kann, in der Regel 2×1-polig oder 1×2-polig.
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Die
tragstrukturseitigen Anschlussdosen 12 bilden die Anschlusselemente
für eine
gewünschte elektrische
Verschaltung der Module 3 untereinander mittels einer entsprechenden
Verkabelung, um die Module 3 zu einem Photovoltaikgenerator
zusammenzuschalten. Dazu sind die Anschlussdosen 12 an
einer rückwärtigen Kabelanschlussseite
geeignet aufgebaut, wie in den 2 bis 4 näher veranschaulicht.
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2 zeigt
eine Draufsicht auf die betreffende Anschlussfläche des Dosengrundkörpers 12a. Von
dieser stehen, wie in 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 erste 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 3 und 4 zu erkennen,
an derjenigen Elastomerplattenseite, die der Anschlussseite des
Dosengrundkörpers 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 geeigneten Stellen
entlang der Längsmitte
der jeweiligen halbzylindrischen Ausnehmung 18a, 18b Spitzendurchführungsöffnungen 20a bis 20d zum
Durchführen
der beiden Kontaktspitzen 15a, 15b eingebracht.
Um die Elastomerplatte 16 in jeder von vier jeweils um
90° verdrehten
Orientierungen aufsetzen zu können,
bilden die Spitzenaufnahmeöffnungen 20a bis 20d die
Eckpunkte eines Quadrats, so dass je zwei sich diagonal gegenüberliegende Öffnungen
die beiden Kontaktspitzen 15a, 15b aufnehmen.
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Auf
die erste Elastomerplatte 16 wird eine zweite, in ihrer
Gestalt der ersten entsprechende Elastomerplatte 21 so
aufgesetzt, dass sich die halbzylindrischen Ausnehmungen gegenüberliegen
und zwei im Querschnitt kreisförmige
Kabeldurchführun gen 22, 23 bilden.
Als Abschluss wird auf die zweite Elastomerplatte 21 eine
Deckplatte 24 aufgesetzt, die in den Eckbereichen wiederum
geeignete Rastöffnungen
aufweist und hinter der dann die Raststifte 14a bis 14d mit
an ihrem freien Ende ausgeformten, aus 4 ersichtlichen
Rastnasen 14e verrasten.
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Im
Beispiel von 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 erfolgt während
des Verpressens von Anschlussdosen-Grundkörper 12a, Elastomerplatten 16, 21 und
Deckplatte 24, indem die jeweils zugehörige Kontaktspitze 15a, 15b in
den Kabelmantel einsticht. Alternativ zu dieser Kontaktierungsart
können übliche Klemmschneidverbindungen
verwendet werden.
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Wenn
die Modulverbindungskabel durch die jeweilige Kabeldurchführung 22, 23 mehrerer
Anschlussdosen 12 durchgeschleift werden, ergibt sich eine
elektrische Parallelschaltung der betreffenden Module, während sich
eine Reihenschaltung derselben dadurch realisieren lässt, dass
in jede Anschlussdose 12 ein ankommendes Kabel in die eine Kabeldurchführung und
ein abgehendes 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 verschlossen,
oder es werden entsprechend andersartig geformte Elastomerplatten
verwendet, die statt der Kabeldurchführungen zwei nicht durchgehende
Kabelzufuhrkanäle
bereitstellen.
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Wie
aus 1 ersichtlich, lässt sich das jeweilige Modul 3 im
Arbeitsgang der Montage desselben gleichzeitig elektrisch mit der
jeweils zugehörigen,
tragstrukturseitigen Anschlussdose 12 kontaktieren. Denn
das Modul 3 wird entsprechend der Agraffen-Bolzen-Verbindungen
in einer im wesentlichen nach unten weisenden Montagebewegung an der
von den Profilen 1 gebildeten 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
Buchsenelementen 13a, 13b zusammenstecken, wodurch
das Modul 3 elektrisch bis zu den Kontaktspitzen 15a, 15b der
tragstrukturseitigen Anschlussdose 12 kontaktiert ist, über die
dann durch die beschriebene Modulverkabelung die weitere elektrische
Verschaltung der Module erfolgt.
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Um
die beim Einhängen
der Agraffen 4a, 4b in die Bolzen 2 zunächst schräg nach unten
hinten weisende Montagebewegung durch die Stecker-Buchsen-Verbindung
nicht zu stören,
sind die Stecker- und Buchsenelemente 10a, 10b, 13a, 13b mit
ausreichender Winkeltoleranz elastisch am Steckerkörper 9 bzw.
Dosengrundkörper 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 erreicht hat.
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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 Tragstruktur hängend
befestigt. In Querrichtung begrenzt der Zwischensteg 1a,
so dass insgesamt durch diese Befestigungsart zum einen das Modul 3 sicher
gehalten wird und zum anderen Toleranzen bei der Modulfertigung
und bei der Tragstrukturkonstruktion sowie Längenausdehnungen aufgrund von
Temperaturschwankungen 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 Fertigungstoleranzen 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 insbesondere
größer ist
als der entsprechende horizontale Abstand der darüberliegenden
Agraffe 4a, so dass der erhabene Steckerkörperteil,
der die Steckerelemente 10a, 10b trägt, bei
der Montage des Moduls 3 seitlich vom Tragprofil 1 über der
vom Tragprofil 1 seitlich gehaltenen Anschlussdose 12 zu
liegen kommt.
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Die
elektrische Steckverbindung und insbesondere deren eigentlicher
Kontaktraum ist zwecks Korrosionsschutz wasserdicht ausgeführt. Dies
kann z.B. durch Verwendung von O-Dichtringen
erreicht werden, welche die ineinandergesteckten Röhren der
Stecker- und Buchsenelemente 10a, 10b, 13a, 13b abdichten.
Bei gasdichter und damit korrosionsbeständiger Ausführung der elektrischen Kontaktierung,
z.B. über
Klemmschneidverbindungen, kann eine Belüftung des Kontaktraums über die
Labyrinthdichtung erfolgen, die aus den ineinandergesteckten Röhren von
Stecker- und Buchsenelementen 10a, 10b, 13a 13b gebildet
wird.
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Die 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 Klemmverbindungen
gehalten wird.
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5 zeigt
speziell einen Klemmbereich, an welchem je eine Ecke von vier benachbarten,
nicht gezeigten Modulen festgeklemmt wird. Dazu wird am C-Tragprofil 25 ein
Klemmwinkelbauteil 26 angebracht, an dessen Oberseite sowohl
entlang der Längsmitte
als auch entlang der Quermitte je zwei gegenüberliegende 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.
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Mit
dem Auflegen der Module erfolgt wiederum gleichzeitig deren elektrische
Kontaktierung. Dazu werden auf eine Seitenfläche des C-Profils 25 im
Bereich der Klemmverbindung Anschlussdosen aufgerastet, die denjenigen
der 1 bis 4 entsprechen und von denen
stellvertretend eine Dose 28 gezeigt ist. Zur Montage wird
die Anschlussdose 28 aus der in 5 gezeigten
Orientierung um 180° gedreht
und mit Raststiften 30 in Rastöffnungen 29 eingerastet,
die an der Seitenfläche
des Klemmwinkelbauteils 26 und des C-Tragprofils 25 gebildet
sind, siehe den Montagepfeil M in 5. An der
Modulrückseite
ist wiederum ein Steckerkörper ähnlich demjenigen
der 1 bis 4 vorgesehen, wobei im Unterschied
zum dort gezeigten Steckerkörper
in diesem Fall die Steckerelemente senkrecht von der Modulebene
abragen.
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Auf
diese Weise lassen sich die modulseitigen Steckerelemente mit dem
Aufsetzen des Moduls auf die Tragstruktur mit tragstrukturseitigen
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 36 im Klemmwinkelbauteil 26 durchgeführt ist
und an der Tragstruktur verschraubt wird. Zur verdrehungsfreien Führung des
Klemmblechs 32 beinhaltet dieses einen nach unten abgewinkelten
Führungsstreifen 35, der
zwischen zwei benachbarte, montierte Module verdrehsichernd eingreift.
Die Klemmverbindungen bilden wiederum eine lagesichernde Verbindung,
in deren Nähe
die elektrische Steckverbindung für das jeweilige Modul positioniert
ist, mit den oben zum Ausführungsbeispiel
der 1 bis 4 erwähnten Vorteilen.
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6 zeigt
einen seitlichen Klemmbereich der Tragstruktur für den Aufdach-Modulverbund
von 5. In diesem Seitenbereich 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 Klemmwinkelbauteil 26 durch die hochgebogenen Streifen 27a bis 27d definiert
sind, dienen als Modulauflageflächen,
wie in 6 wiederum schraffiert veranschaulicht. Die elektrische
Modulkontaktierung für die
beiden festzuklemmenden Module erfolgt in gleicher Weise wie oben
zu 5 beschrieben mittels der tragstrukturseitig aufzurastenden
Anschlussdosen und der modulseitigen Steckerelemente. Für den Seitenbereich
von 6 wird ein modifiziertes Klemmblech 32a verwendet,
das eine zusätzliche, abgewinkelte, äußere Seitenflanke 37 aufweist.
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7 zeigt
eine Variante des Ausführungsbeispiels
der 5 und 6, das demgegenüber lediglich
in ihrer Kontur modifizierte Klemmwinkelbauteile 26e beinhaltet,
wobei die Klemmbefestigungstechnik anhand von Montagepfeilen veranschaulicht
ist. Speziell zeigt 7 einen der 5 entsprechenden
Klemmbereich, an welchem vier angrenzende, nur teilweise gezeigte
Module 40a bis 40d eckseitig auf das Klemmwinkelbauteil 26e zwecks
Befestigung am Tragprofil 25 aufgelegt sind. Um die Module 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 Klemmschraube 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.
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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 Edelstahlblech
auflaminiert wird, auf das Schweißbolzen aufgebracht werden
können.
Alternativ kann auf die Module rückseitig ein
Rahmen aufgeklebt bzw. auflaminiert werden, über den dann die Befestigung
an der Tragstruktur von vorne unsichtbar erfolgen kann. Eine weitere
von vorne unsichtbare Befestigungsart verwendet Dübel, die
in eine als rückseitige
Abdeckung dienende Glasplatte eingelassen sind. Befestigungsarten
mit von vorne sichtbaren Elementen umfassen rückseitig aufgeklebte Rahmen
mit flächiger,
von vorn sichtbarer Unterstützung
der Modulunterkante und dabei insbesondere der Unterkante der Frontplatte,
um die Klebung nicht mit deren Gewicht zu belasten. Weitere Befestigungen
vom sichtbaren Typ sind solche mit in Bohrungen gehaltenen, sichtbaren
Punktklammern oder Punkthaltern und solche mit umlaufenden, einfassenden,
optisch schmalen Rahmen.