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Die
Erfindung betrifft eine Solarenergieanlage zur Erzeugung von elektrischer
Energie und/oder Wärmeenergie
umfassend: eines oder mehrere Modulfelder mit jeweils wenigstens
einem Modul zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektrische Energie
und/oder Wärmeenergie;
Modulstützen,
die jeweils einen Fuß und
einen an der Oberseite des Fußes
angeordneten Schuh mit einem Verbindungsabschnitt und einem Montageabschnitt
aufweisen; wenigstens einen am Montageabschnitt des Schuhs befestigten
Modulfeldträger,
der das Modulfeld bzw. die Modulfelder trägt; einen Dreharm, der mit
dem Modulfeldträger
im Wesentlichen starr verbunden ist; und einen Antrieb zur Bewegung
des Dreharms zum Verschwenken des Modulfelds bzw. der Modulfelder. Außerdem betrifft
die Erfindung eine Solarenergieanlage zur Erzeugung von elektrischer
Energie und/oder Wärmeenergie
umfassend wenigstens zwei Modulfelder mit jeweils wenigstens einem
Modul zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektrische Energie
und/oder Wärmeenergie,
wobei die Modulfelder im Wesentlichen in Ost-West-Richtung in Reihe
angeordnet sind; Modulstützen;
wenigstens zwei Modulfeldträger,
die jeweils einem der zwei Modulfelder zugeordnet und die mit den
Modulstützen
drehbar oder verschwenkbar verbunden sind, und die die Modulfelder
tragen; jeweils wenigstens einen Dreharm, der mit einem Modulfeldträger jeweils
eines der zwei Modulfelder verbunden ist; ein Kopplungselement, das
mit den Dreharmen gekoppelt ist; einen Antrieb zur Bewegung der
Dreharme zum Verschwenken der Modulfelder, der mit dem Kopplungselement
gekoppelt ist; und wenigstens einen Fühler zur Erfassung der Annäherung eines
Dreharms an die maximal eingestellte Auslenkung des Dreharms.
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Es
ist bekannt, zur Erhöhung
der Effizienz von Sonnenkollektoren Nachführeinrichtungen zur Verfolgung
der Bewegung der Sonne relativ zur Erde vorzusehen. Dabei werden
die meist flächig
ausgebildeten photovoltaischen Module oder Modulfelder so ausgerichtet,
dass während
eines Tages die Sonneneinstrahlung stets möglichst senkrecht auf die Modulflächen auftrifft.
Die Modulflächen
werden im Tagesverlauf mittels eines Antriebs von Osten (Morgen)
nach Westen (Abend) hin gedreht. Die Nachführung erfolgt beispielsweise
durch einer Drehung der Modulflächen
um eine in Nord-Süd-Richtung
ausgerichtete Achse.
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Haben
die Modulflächen
bei Sonnenuntergang ihren maximal eingestellten Winkel erreicht,
so wird die Drehung beendet. Anschließend wird die Modulfläche für den nächsten Tag
in ihre voreingestellte Ausgangsposition zurückgestellt. Das Erreichen des
maximal eingestellten Winkels wird durch Fühler erfasst, die in den Antriebsmodulen
der Nachführungseinrichtungen
angeordnet sind. Die Fühler sind
jedoch schwer zugänglich
und müssen
genau justiert werden.
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Um
die Drehung zu bewerkstelligen, sind die Module in der Regel auf
ein Torsionsrohr montiert, das in den Stützpfeilern der Anlage drehbar
gelagert ist. Das Torsionsrohr bildet die Rotationsachse für die Drehung
der Modulfelder. Das Torsionsrohr ist allerdings hohen Belastungen,
beispielsweise wind- oder wetterbedingten Kräften, ausgesetzt.
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In
großen
Solarenergieanlagen wird eine hohe Anzahl von Sonnenenergiekollektoren
in mehreren Reihen nebeneinander und hintereinander angeordnet.
Jeder Kollektor weist eine eigene Nachführungseinrichtung auf. Um die
Anzahl der benötigten Antriebsmodule
für die
Nachführungseinrichtungen zu
reduzieren, werden die Nachführungseinrichtungen
zum Teil miteinander gekoppelt. Auf diese Weise kann ein einziger
Antrieb mehrere Modulfelder gleichzeitig verschwenken. So kann beispielsweise jede
Reihe nebeneinander angeordneter Module mit einem einzigen Antrieb
der Sonne nachgeführt
werden.
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Die
Lagerung der Torsionsrohre erfolgt etwa durch ein Durchführen der
Torsionsrohre durch in den Stützpfeilern
ausgebildete Muffen. Durch den Kontakt der Torsionsrohre mit dem
Lager kann jedoch die Korrosionsbeschichtung beschädigt werden.
Die umweltbedingte Korrosion führt
dann zu einer Zerstörung
des Lagers.
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Bei
großflächigen Modulfeldern
und bei Anordnungen mit einer Vielzahl gekoppelter Modulfelder ergibt
sich insbesondere das Problem, dass die Torsionsrohre hohen Torsionskräften durch
Wind und Wettereinflüsse
ausgesetzt sind. Die Torsion summiert sich über die gesamte Länge des
Torsionsrohrs. Aus diesem Grund sind die Modulflächen und die Länge des
Torsionsrohrs bei der Kopplung mehrerer Modulfelder begrenzt bzw.
das Torsionsrohr muss auf entsprechende Belastungen ausgelegt werden.
Große
Modulflächen
und Leistungen können insgesamt
nicht wirtschaftlich realisiert werden.
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Ausgehend
davon ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Solarenergieanlage
mit erhöhter
mechanischer Belastbarkeit bei gleichzeitig vereinfachter Montage
der Anlage bereit zu stellen. Außerdem soll die Genauigkeit
und Zuverlässigkeit
bei der Erfassung von Stellwinkeln der photovoltaischen Module erhöht werden.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Solarenergieanlage gemäß Anspruch 1 oder Anspruch
16.
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Eine
erfindungsgemäße Solarenergieanlage zur
Erzeugung von elektrischer Energie und/oder Wärmeenergie umfasst eines oder
mehrere Modulfelder mit jeweils wenigstens einem Modul zur Umwandlung
von Sonnenstrahlung in elektrische Energie und/oder Wärmeenergie;
Modulstützen,
die jeweils einen Fuß und
einen an der Oberseite des Fußes
angeordneten Schuh mit einem Montageabschnitt aufweisen; wenigstens
einen am Montageabschnitt des Schuhs befestigten Modulfeldträger, der das
Modulfeld bzw. die Modulfelder trägt; einen Dreharm, der mit
dem Modulfeldträger
verbunden ist; und einen Antrieb zur Bewegung des Dreharms zum Verschwenken
des Modulfelds bzw. der Modulfelder. Jeweils der Schuh der Modulstützen ist
mit dem Fuß der
Modulstützen
mittels eines Drehgelenks verbunden. Die Solarenergieanlage ist
mit einer Nachführungseinrichtung
ausgestattet.
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Modulfelder
sind einzelne oder Anordnungen aus mehreren photovoltaischen Modulen,
Solarkollektoren, Solarzellen, Photozellen, usw., die im Wesentlichen
starr miteinander verbunden sind und so eine großflächige geschlossene Modulfläche bilden.
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Da
der Modulfeldträger
unabhängig
vom Drehgelenk an einem Montageabschnitt montiert wird, kann das
Drehgelenk robust und unabhängig von
der Dimensionierung des Modulfeldträgers (Torsionsrohrs) ausgebildet
werden. Beispielsweise kann eine Verbindung zwischen Fuß und Schuh
der Modulstütze
durch einen Bolzen, der durch entsprechende Öffnungen in Fuß und Schuh
durchgeführt wird,
hergestellt werden. Es werden keine aufwändigen Drehlagersysteme benötigt. Mittels
der Anlage kann eine Vielzahl gekoppelter Modulfelder im Modulfeldträger mit
einem einzigen Antrieb der Sonne nachgeführt werden, wobei jedoch das
Auftreten hoher Torsionskräfte
und großer
Verdrehungen der Modulfeldträger
verhindert werden.
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Es
ist auch möglich,
ein zweiteiliges Drehschuhsystem vorzusehen, das aus einem ersten Montageabschnitt
zum Anbringen des Modulfeldträgers
und einem zweiten Montageabschnitt zum Anbringen des Schuhs am Fuß aufweist.
Die beiden Montageabschnitte sind über ein Drehgelenk miteinander
verbunden.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass der Modulfeldträger starr
mit dem Schuh verbunden werden kann. Somit wird eine mögliche wetterbedingte Verdrehung
bzw. Torsion des Modulfeldträgers
durch die Stützen
verhindert. Insbesondere bei der Kopplung einer Vielzahl von Modulfeldern,
die an einem lang gestreckten Modulfeldträger bzw. an starr miteinander
verbundenen Modulfeldträgern
befestigt sind, können
sich die Verdrehungen der einzelnen Abschnitte des Modulfeldträgers – im Gegensatz zum
Stand der Technik – nicht
summieren. So können
mehr Modulfelder gekoppelt und über
einen einzigen Antrieb verschwenkt werden.
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Die
Rotationsachsen der Drehgelenke der Modulstützen sind bevorzugt gegenüber der
zentralen Achse des Modulfeldträgers
parallel versetzt. Dies bedeutet, dass der Modulfeldträger gegenüber dem
Fuß der
Stütze
nicht gedreht, sondern verschwenkt wird.
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Insbesondere
sind die Rotationsachsen der Drehgelenke der Modulstützen unterhalb
der zentralen Achse des Modulfeldträgers angeordnet. Durch die
Montage der Träger
oberhalb der Drehachse müssen – im Gegensatz
z.B. bei einer Lagerung des Trägers
zwischen zwei Stützen – keine
genauen Stützenabstände eingehalten
werden. Dadurch wird die Montage der Solaranlage erleichtert.
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Der
Modulfeldträger
kann ein Rohr mit einem im Wesentlichen quadratischen Querschnitt
aufweisen, welches hohen Torsionsbelastungen ausgesetzt werden kann.
Allerdings kann im Vergleich zum Stand der Technik ein weniger stabiles
Rohr gewählt werden,
da durch die Fixierung der Modulfeldträger am Schuh geringere Verdrehungen
auftreten.
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Der
Dreharm kann rechtwinklig zur Modulebene mit dem Modulfeldträger verbunden
sein.
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Der
Montageabschnitt des Schuhs ist vorzugsweise als U-förmiges Profil
zur Aufnahme des Modulfeldträgers
ausgebildet. Das U-Profil ist eine einfache, aber besonders geeignete
Konstruktion, um ein Verdrehen des Trägers über seine gesamte Länge zu verhindern.
Das insbesondere nach oben geöffnete
U-Profil ermöglicht
zudem eine fehlerfreie Montage, z.B. durch eine einfache Justage
des Trägers
im U-Profil.
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Die
Solarenergieanlage weist insbesondere wenigstens zwei Modulfelder
auf, die in einer Modulfeldreihe nebeneinander angeordnet und an
einem Modulfeldträger
oder mehreren starr miteinander verbundenen Modulfeldträgern befestigt
sind. Der Modulfeldträger
bzw. die miteinender verbundenen Modulfeldträger sind in etwa in Nord-Süd-Richtung
ausgerichtet. Der erfindungsgemäße Aufbau
ist gegenüber
einer drehbaren Lagerung des Torsionsrohrs besonders günstig, wenn
mehrere nebeneinander angeordnete und gekoppelte Modulfelder vorliegen,
da die auf den Modulfeldträger
wirkenden Torsionskräfte (Verdrehung
des einen Endes des Trägers
gegenüber
dem anderen Ende) bei einer herkömmlichen
Lagerung des Trägers
mit der Länge
desselben summieren.
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Wenigstens
einer der Modulfeldträger
kann aus zwei oder mehreren starr miteinander verbundenen Teilstücken zusammengesetzt
sein, wobei an wenigstens einer Verbindungsstelle zwischen den Teilstücken an
den verbindungsseitigen Endbereichen der Teilstücke jeweils ein Verbindungsflansch ausgebildet
ist. Insbesondere kann an den verbindungsseitigen Enden der Rohrstücke bereits
vom Hersteller der Teilstücke
ein Flansch aufgeschweißt sein.
Die mit Flanschen versehenen Teilstücke können vor Ort in einfacher Weise
verflanscht, verschraubt oder in sonstiger Weise mechanisch verbunden
werden, ohne dass etwa, wie im Stand der Technik üblich, die
Rohrstücke
vor Ort aneinander geschweißt
werden müssten.
Dies führt
beim Anlagenaufbau und Anlagenabbau (z.B. zu Wartungs- oder Reparaturzwecken)
zu erheblichen Erleichterungen.
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Die
Solarenergieanlage kann zwei oder mehrere Modulfeldreihen mit jeweils
wenigstens einem Dreharm aufweisen, wobei die Modulfeldreihen hintereinander
angeordnet und mittels eines Kopplungselements, das an Dreharmen
hintereinander angeordneter Modulreihen befestigt ist, miteinender gekoppelt
sind. Das Kopplungselement kann eine Kopplungsstange sein, die bedarfsweise
aus gekoppelten Einzelabschnitten bestehen kann. Die hintereinander
ausgerichteten Modulfeldreihen (gleich der Ausrichtung der Kopplungsstange)
sind etwa in Ost-West-Richtung ausgerichtet.
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Insgesamt
kann also ein großes
Areal mit untereinander sowohl in Nord-Süd- als auch in Ost-West-Richtung
gekoppelten Modulfeldern bereitgestellt werden. Die Nachführung aller
gekoppelten Modulfelder kann mit einem einzigen Antrieb bewerkstelligt
werden.
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Insbesondere
kann die Solarenergieanlage ein Rahmenelement aufweisen, das eine
Modulstütze
einer Modulfeldreihe mit einer Modulstütze einer dahinter angeordneten
Modulfeldreihe verbindet. Auf diese Weise können auftretende Kräfte zwischen
den Reihen übertragen
werden.
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Der
Antrieb zum Verschwenken der Modulfelder kann an einem Rahmenelement
befestigt und mit dem Kopplungselement und/oder wenigstens einem
der Dreharme gekoppelt sein. Als Antrieb kann ein Linearantrieb
mit einer Antriebsstange, z.B. ein Spindelmotor, eingesetzt werden.
Die Ausleger- oder Antriebsstange des Antriebs ist bei in etwa horizontal ausgerichteter
Kopplungsstange ebenfalls annähernd
horizontal ausgerichtet. Mit der Anordnung des Motors am Rahmen
kann dieser beispielsweise mittig in der gesamten Modulanordnung
platzsparend angeordnet werden. Der Rahmen sorgt dafür, dass
die Kräfte,
die auf den Antrieb wirken bzw. vomn Antrieb abgeleitet werden müssen, auf
eine Vielzahl von Stützen übertragen
werden können.
Außerdem
kann der Rahmen in einer geeigneten Höhe an den Stützen befestigt
werden, so dass der Antrieb wahlweise oberhalb oder unterhalb der
Kopplungsstange angeordnet werden kann.
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Der
Antrieb kann vorzugsweise auch an wenigstens einer Modulstütze unterhalb
der Kopplungsstange angeordnet sein. Insbesondere kann der Antrieb
zwischen zwei nebeneinander angeordneten Stützen angeordnet werden.
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Die
Solarenergieanlage kann wenigstens einen Fühler zur Erfassung der Annäherung eines Dreharms
an die maximal eingestellte Auslenkung des Dreharms aufweisen. Der
Fühler kann
beispielsweise ein mechanischer Fühler (der auf Kontakt mit dem
Dreharm reagiert) oder ein induktiver Fühler (der auf Veränderungen
eines elektrischen und/oder magnetischen Felds im Fühler reagiert)
sein. Der Fühler gibt
ein erfasstes Signal beispielsweise an eine Stoppereinrichtung weiter,
die den Antrieb zurücksetzt. Der
Fühler
kann jedoch neben der maximal gewünschten Auslenkung des Dreharms
auch Zwischenpositionen des Dreharms erfassen.
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Der
Fühler
ist vorzugsweise am Rahmenelement angeordnet.
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Die
Modulfelder sind in einer besonderen Ausführungsform mit Reflexionsflächen zur
Ablenkung von Sonnenstrahlung auf die Modulfelder ausgestattet.
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Die
Aufgabe wird auch gelöst
durch eine Solarenergieanlage zur Erzeugung von elektrischer Energie
und/oder Wärmeenergie,
umfassend wenigstens zwei Modulfelder mit jeweils wenigstens einem Modul
zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektrische Energie und/oder
Wärmeenergie,
wobei die Modulfelder im Wesentlichen in Ost-West-Richtung in Reihe
angeordnet sind; Modulstützen;
wenigstens zwei Modulfeldträger,
die mit den Modulstützen
drehbar oder verschwenkbar verbunden sind, und die die Modulfelder
tragen; jeweils wenigstens einen Dreharm, der mit jeweils einem
der zwei Modulfeldträger
verbunden ist; ein Kopplungselement, das mit den Dreharmen gekoppelt
ist; einen Antrieb zur Bewegung der Dreharme zum Verschwenken der Modulfelder;
und wenigstens einen Fühler
zur Erfassung der Annäherung
eines Dreharms an eine voreingestellte Auslenkung des Dreharms,
wobei die Solarenergieanlage ferner ein Rahmenelement aufweist,
das zwei Modulstützen
zweier in Reihe angeordneter Modulfelder verbindet, und der Fühler am Rahmenelement
angeordnet ist. Die voreingestellte Auslenkung des Dreharms kann
beispielsweise die maximal gewünschte
Auslenkung des Dreharms (bei Sonnenuntergang) sein.
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Der
zuletzt beschriebene Solarenergieanlage soll sowohl für sich,
jedoch auch in Kombination mit einem oder mehreren der oben beschriebenen Merkmale
beansprucht werden.
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Der
Antrieb zum Verschwenken der Modulfelder ist am Rahmenelement vorzugsweise
in etwa mittig zwischen zwei Modulstützen befestigt. Über die
Rahmenelemente können
die vom Antrieb ausgeübten
Kräfte
auf eine Vielzahl von Stützen
gleichmäßig verteilt
werden.
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Der
Antrieb zum Verschwenken der Modulfelder ist insbesondere zentral
innerhalb der Gesamtanordnung von Modulfeldern, insbesondere in etwa
mittig bezüglich
des Kopplungselements, befestigt. Dadurch werden Kräfte, die
auf das Kopplungselement wirken, auf zwei Stränge bzw. zwei Seiten (bezüglich des
Kopplungspunkts des Auslegers) des Kopplungselements aufgeteilt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden
Ausführungsbeispiel.
Es zeigen die
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1 eine
seitliche Schnittansicht einer Anordnung eines Modulfelds gemäß der Erfindung;
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2 eine
Schnittansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Solaranlage von vorne;
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3 eine
seitliche Schnittansicht des Teils einer erfindungsgemäßen Solaranlage;
-
4 eine
weitere Schnittansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Solaranlage
aus der 3 von vorne;
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5 eine
Schnittansicht eines Teils einer herkömmlichen Solaranlage von vorne;
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6 eine
herkömmliche
Lagerung eines Torsionsrohrs;
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7 eine
seitliche Schnittansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Solaranlage
gemäß einer
weiteren Ausführungsform;
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8 eine
perspektivische Ansicht eines Teils der Solaranlage gemäß 7;
und
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9 eine
seitliche Schnittansicht eines Teils einer der Solaranlage gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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In
der 1 ist eine Anordnung eines Modulfelds 1 gemäß der Erfindung
gezeigt.
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Das
Modulfeld 1 kann ein einzelnes photovoltaisches Modul oder
Solarmodul, oder eine flächige
Anordnung mehrerer Module sein. Die einzelnen Module können auf
Trägerele mente
(nicht dargestellt), beispielsweise auf quer und längs angeordnete
Leisten, montiert sein, und so zu einem großflächigen Feld 1 zusammengefügt werden.
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Eine
Modulstütze 2 ist
im Untergrund befestigt. Sie besteht aus einem Fuß 3 und
einem im oberen Bereich des Fußes 3 drehbar
befestigten Schuh 4. Das Drehgelenk kann einfach und robust
ausgebildet werden, beispielsweise als ein durch eine Öffnung durchgeführter Bolzen 8,
wobei die Öffnung
im oberen Bereich des Fußes 3 ausgebildet
ist.
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Der
Schuh 4 weist einen unteren Verbindungsbereich 4b auf
der mit dem Fuß 3 durch
den Bolzen 8 gekoppelt ist. Ein oberer Bereich des Schuhs 4 kann
als Montageabschnitt 4a des Schuhs 4 bezeichnet
werden. Er ist in etwa als U-förmige
Aufnahme 4a ausgebildet.
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Ein
Modulfeldträger 5 ist
in die Aufnahme 4a eingepasst. Der Modulfeldträger 5 ist
im vorliegenden Fall als lang gestrecktes Rohr mit quadratischem Querschnitt
ausgebildet. Das Modulfeld 1 ist im Wesentlichen starr
und im vorliegenden Fall symmetrisch auf den Modulfeldträger 5 montiert.
Es können auch
mehrere Modulfelder 1 voneinander beabstandet nebeneinander
auf einem Modulfeldträger 5 oder auf
einer Anordnung mehrerer im Wesentlichen starr miteinander verbundener
Modulfeldträger 5 angeordnet
werden.
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Rohre
mit quadratischem Querschnitt können
relativ hohe Belastungen aufnehmen, insbesondere Torsionskräfte, die
aufgrund von Wind- und Wettereinflüssen zwischen nebeneinander
angeordneten Modulfeldern 1 auftreten.
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Ein
Modulfeld 1 weist eine Modulebene E auf, die der Sonne
nachgeführt
werden soll. Dabei soll die Ebene E über den gesamten Tagesverlauf möglichst
rechtwinklig zur Sonneneinstrahlung ausgerichtet werden. Aus diesem
Grund wird das Modulfeld 1, verbunden mit dem Modulfeldträger 5 und
dem Schuh 4, gegenüber
dem Fuß 3 der
Stütze 2 verschwenkt.
Die Drehachse, die durch die Ausrichtung des Drehgelenks 8 bestimmt
wird, ist im Wesentlichen in Nord-Süd-Richtung ausgerichtet, so
dass das Modulfeld 1 im Tagesverlauf von Osten nach Westen
verschwenkt werden kann. Die Verschwenkung erfolgt durch einen Antrieb
(nicht dargestellt), der an einen in Strichlinien angedeuteten und
am Modulfeldträger 5 befestigten
Dreharm 6 antreibt.
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In
der 2 ist ein Teil einer erfindungsgemäßen Solaranlage
von vorne, also von Osten oder Westen her gesehen, dargestellt.
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In
Nord-Süd-Richtung
nebeneinander angeordnete Stützen 2,
bestehend aus jeweils einem Fuß 3 und
einem Schuh 4, wie im Zusammenhang mit der 1 beschrieben,
tragen einen oder mehrere starr miteinender verbundene Modulfeldträger 5.
Die Träger 5 sind
in U-förmigen Aufnahmen 4a aufgenommen
und befestigt.
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Der
Schuh 4 ist mittels eines Bolzens 8 drehbar gegenüber dem
Fuß 3 angeordnet.
Die Ausrichtung des Bolzens bestimmt die Lage der Drehachse A. Die
Drehachse A ist gegenüber
der Symmetrieachse B des Modulfeldträgers 5 parallel versetzt
unterhalb der Achse B angeordnet. Der Modulfeldträger 5 und
die nicht dargestellten, wie in der 1 auf dem
Träger 5 montierten
Modulfelder 1, wird durch die Betätigung eines (nicht dargestellten)
Dreharms 6 (vgl. 1) verschwenkt.
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Vorteilhaft
an der Anordnung mehrerer Modulfelder 1, die auf einem
lang gestreckten Träger 5 (oder
mehreren miteinander verbundenen Trägern 5) nebeneinander
montiert sind, ist die Tatsache, dass die gesamte Modulfeldanordnung
durch die Betätigung
nur eines Dreharms 6 mittels eines einzigen Antriebs der
Sonne nachgeführt
werden kann.
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Die 3 zeigt
einen Teil einer erfindungsgemäßen Solaranlage
von der Seite, also von Nord- bzw. Südrichtung her betrachtet.
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In
dieser Ausführungsform,
die mit der Ausführungsform
aus der 2 kombiniert werden kann, sind
mehrere Modulfelder 1 (oder Modulfeldreihen wie in 2 dargestellt)
hintereinander, also in Ost-West-Richtung, angeordnet.
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Jedes
Modulfeld 1 ist auf einen Modulfeldträger 5 montiert, der,
wie vorher beschrieben, in einer U-förmigen Aufnahme 4a befestigt
ist. Der Schuh 4 ist mit dem Fuß 3 der Stütze 2 über ein
Drehgelenk 8 drehbar verbunden.
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Jeweils
ein Dreharm 6 ist an seiner oberen Seite mit jeweils einem
Modulfeldträger 5 pro
Modulfeldreihe im Wesentlichen starr verbunden. Die Dreharme 6 sind über eine
Kopplungsstange 9 miteinender gekoppelt. Die Verbindung
zwischen Dreharmen 6 und der Kopplungsstange 9 ist
beweglich, beispielsweise durch ein Drehgelenk, ausgebildet.
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Ein
einzelner Antrieb (nicht dargestellt), der die Kopplungsstange 9 antreibt,
kann so sämtliche Modulfelder 1,
sowohl die hintereinander angeordneten (3) und gegebenenfalls
auch nebeneinander angeordnete Modulfelder 1 (2),
gleichsinnig verschwenken.
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Die 4 zeigt
die erfindungsgemäße Anlage
in einer Ansicht ähnlich
zu der in 2. Unter anderem ist der etwa
in der Mitte sämtlicher
nebeneinander angeordneter Stützen 2 angeordnete
Dreharm 6 dargestellt. Der Dreharm ist mit der Kopplungsstange 9 drehbar
gekoppelt.
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Durch
die Lagerung des Modulfeldträgers 5 in
den U-förmigen
Aufnahmen 4a der Schuhe 4 wird ein Großteil der
wind- und/oder wetterverursachten Torsion des Modulfeldträgers 5 aufgenommen.
Die Verdrehung und die Torsionskräfte F1, F2, F3, F4,... wirken
sich damit nicht über
die gesamte Länge
des Trägers 5 aus.
Vielmehr wirkt an jeder Stütze 2 eine U-förmige Aufnahme 4a der
Torsion entgegen, so dass eine Verdrehung auf die einzelnen Abschnitte zwischen
den Stützen
beschränkt
ist.
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Die
Drehgelenke 8, die ebenfalls belastet werden, können relativ
robust ausgebildet werden. Kräfte,
die auf die (nicht dargestellten) Modulfelder wirken, können über die
Drehgelenke 8 in sämtliche Stützen 2 zu
etwa gleichen Teilen abgeleitet werden.
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Ein
Modulfeldträger 5 kann über seine
Länge einstückig ausgebildet
sein, wird in der Regel jedoch aus einzelnen Teilstücken bestehen,
die vor Ort zusammengefügt
und miteinander verbunden werden. Während gemäß dem Stand der Technik die
Einzelteile zusammengeschweißt
werden, werden die Teilstücke
im Rahmen der Erfindung miteinander verschraubt oder verrastet.
Dazu ist an den Enden der Teilstücke
jeweils ein Flansch vorgesehen, der an einen Flansch des benachbarten
Teilstücks
angelegt wird. Die Flansche sind bereits für die vorgesehene Verbindung
ausgebildet, so dass sie verflanscht oder verschraubt werden kön nen. Sie
weisen beispielsweise entsprechende Bohrlöcher auf, so dass aneinander
gefügte
bzw. gegeneinander ausgerichtete Teilstücke ohne weiteres aneinander
befestigt werden können.
Jedenfalls wird durch das Vorsehen von Flanschen zwischen den einzelnen
Teilstücken
gewährleistet,
dass eine vor Ort einfacher und sicherer durchführbare Verbindung zwischen
den Teilstücken ermöglicht wird.
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In
den 5 und 6 ist zum Vergleich eine Ausführungsform
gemäß dem Stand
der Technik dargestellt.
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Eine
Stütze 2 (vgl. 6)
weist eine zylindrische Öffnung 10 auf.
Der Träger 5 der
Solarmodule ist als Torsionsrohr mit quadratischem Querschnitt ausgebildet
und ist über
Einsätze 11 in
der Öffnung 10 drehbar
gelagert. Der Träger 5 dient
also als Drehachse, d.h. die Drehachse der Nachführungseinrichtung fällt mit
der Symmetrieachse des Trägers 5 zusammen.
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Diese
so genannten Drehschalengelenke sind jedoch in ihrer Gewichtsbelastbarkeit
begrenzt und zudem anfällig
für Verschmutzungen.
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Wie
aus der 5 ersichtlich ist, sind bei
einer Kopplung mehrerer Modulfelder Verdrehungen des Trägers über die
gesamte Länge
des Trägers 5 möglich. Die
Verdrehungen F1, F2, F3, F4,... der einzelnen Abschnitte summieren
sich über
die gesamte Länge.
Dies führt
zu großen
Verdrehungen und hohen Torsionskräften im Träger 5, der dementsprechend
robust ausgebildet sein muss.
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Außerdem ist
die Montage der herkömmlichen
Anlage im Vergleich zur erfindungsgemäßen Anlage, bei der der Träger 5 ohne
genaue Justierung in die U-förmige
Aufnahme 4a eingesetzt und dort befestigt werden kann,
aufwändiger.
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Die 7 zeigt
eine Ausführungsform
eines Abschnitts der erfindungsgemäßen Anlage mit drei hintereinander
angeordneten Modulfeldern 1 bzw. Modulfeldreihen. Der Aufbau
der Stützen 2 entspricht,
mit gleichen Bezugszeichen, dem bereits vorher beschriebenen Aufbau.
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Die
Dreharme 6 der Modulfelder 1 sind beweglich an
eine Kopplungsstange 9 gekoppelt.
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Aan
den hintereinander angeordneten Stützen 2 ist ein Rahmen 12 befestigt.
Der Rahmen 12 verbindet jeweils zwei hintereinander angeordnete Stützen 2.
Die Verbindung der Stützen 2 sorgt
für eine
Stabilisierung der Anordnung, da auf die Modulfelder 1 wirkende
Kräfte
gleichmäßig auf
die Stützen 2 übertragen
werden können.
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Am
Rahmen 12 ist zudem der Antrieb 7 angeordnet.
Der Antrieb ist etwa ein Spindelmotor mit einem an die Koppelstange 9 beweglich
angekoppelten Ausleger 15. Durch eine lineare Bewegung
des Auslegers 15 wird die Koppelstange 9 bewegt.
Diese Bewegung wird auf die Dreharme 6 übertragen, wodurch dann die
Modulfeldträger 5 und
die Module 1 verschwenkt werden können.
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Ein
Vorteil an dieser Anordnung des Motors 7 am Rahmen 12 besteht
darin, dass auf den Antrieb 7 wirkende Kräfte über den
Rahmen 12 auf eine Vielzahl von Stützen übertragen und abgeleitet werden können. Das
Anbringen eines Rahmens 12 an den Stützen 2 ist relativ
einfach. Es müssen
keine weiteren konstruktiven Maßnahmen
ergriffen werden, um den Motor zu fixieren. Außerdem ist die Justage des Motors
(da durch die fest vorgegebenen Abstände zwischen den Komponenten
Rahmen 12, Kopplungsstange 9) erleichtert. Weitere
konstruktive Maßnahmen
zur Justage und Fixierung des Antriebs 7 sind nicht erforderlich.
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Der
Antrieb 7 kann außerdem
auf einfache Weise an beliebiger Stelle, etwa mittig in der gesamten
Anordnung, platziert werden kann. Bei in etwa mittiger Montage wird
die Belastung der Kopplungsstange 9 beispielsweise gegenüber einer
Anordnung des Antriebs 7 am Rand bzw. außerhalb
der Anordnung halbiert. Die Anlage ist somit insgesamt zuverlässiger.
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Dies
wird auch aus der 8 deutlich. Jeweils zwei hintereinander
angeordnete Stützen 2 sind
mittels der Rahmenstücke 12a und 12b verbunden.
Die Rahmenstücke 12a und 12b werden
an der Stelle, an der der Motor 7 montiert werden soll,
von einem weiteren Trägerstück 12c überbrückt. Der
Motor 7 wird auf das Trägerstück 12c aufgesetzt
und dort montiert. Der Ausleger 15 des Antriebs 7 ist
mit der Koppelstange 9 verbunden.
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Ferner
ist in der vorliegenden Ausführungsform
gemäß den 7 und 8 ein
Sensor 13 am Rahmen 12 angeordnet. Der Fühler 13 detektiert
beispielsweise durch mechanischen Kontakt und/oder durch eine induktive
Wechselwirkung mit wenigstens einem Dreharm 6 eine Annäherung desselben
an den Sensor 13. Der Sensor bzw. die Sensoren 13 sind
an einer Stelle am Rahmen angeordnet, die einer vorgegebenen Auslenkung
des Dreharms 6 entspricht. In der Regel wird als Auslenkung
die maximal gewünschte
Auslenkung des Dreharms 6, die bei Sonnenuntergang erreicht
werden sollte, eingestellt. Wird diese Auslenkung detektiert, fährt der
Antrieb 7 in eine Position zurück, die für den nächsten Morgen vorgesehen ist.
Durch diese Maßnahme
wird eine zuverlässige
Detektion der Endposition der Modulfelder an beliebiger Stelle in
der Modulanordnung gewährleistet
bzw. ermöglicht,
ohne einen Sensor beispielsweise am oder im Antrieb 7 anbringen
zu müssen.
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Die 9 zeigt
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung. Die Bezugszeichen entsprechen denen der vorherigen
Ausführungsformen.
Außerdem
ist jedoch in diesem Fall jedes Modulfeld 1 mit Spiegeln 14 ausgestattet,
die durch Reflexion der nicht direkt auftreffenden Sonneneinstrahlung
S einen höheren
Wirkungsgrad aufweisen. In der 9 ist jeweils
ein Modulfeld 1 mit Spiegeltechnik 14 („Trog") rechts und links
von Modulfeldträger 5 angeordnet.
Die Unterkante der „Tröge" liegt im montierten
Zustand auf Höhe
des Modulfeldträgers 5.
Die Montage wird auf diese Weise vereinfacht. Die Spiegel 14 erhöhen weiter
die Angriffsfläche
für Wind
und damit im Stand der Technik die Gefahr hoher Torsionskräfte auf
die Modulträger 5.
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Durch
einzelne der beschriebenen Maßnahmen,
aber insbesondere durch eine Kombination der Maßnahmen, werden hohe Belastbarkeit
der Anlage durch Umwelteinflüsse
sowie eine einfache Montage gewährleistet.