DE102006042092A1

DE102006042092A1 - Montagesystem für ein Solarmodul

Info

Publication number: DE102006042092A1
Application number: DE102006042092A
Authority: DE
Inventors: Markus Schierbrock
Original assignee: K2 Systems GmbH
Current assignee: K2 Systems GmbH
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2008-03-27

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Montageelement 2 für ein Solarmodul 1 mit mindestens zwei auf einer im Wesentlichen ebenen Basisplatte 8 befestigten Stützelementen 7, wobei die Stützelemente 7 jeweils an einem basisplattenabgewandten Ende eine zur Ebene der Basisplatte 8 geneigte Montagekante 6 zur Montage eines Solarmoduls 1 aufweisen und wobei zur Erzeugung des Neigungswinkels der Montagekante 6 ein basisplattenfernes Ende der Montagekante 6 jeweils eines Stützelements 7 mit einem größeren Abstand von der Basisplatte 8 beabstandet ist als ein basisplattennahes Ende des jeweiligen Stützelements 7. Dabei ist der Zwischenraum zwischen den Endabschnitten 9 der Stützelemente 7 im Bereich der basisplattenfernen Enden ihrer Montagekanten 6 im Wesentlichen auf der gesamten Länge des Abstandes von der Basisplatte 8 offen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Montagesystem für ein Solarmodul, insbesondere ein Dachmontagesystem, mit einem Montageelement mit mindestens zwei auf einer im Wesentlichen ebenen Basisplatte befestigten Stützelementen und jeweils einer an den Stützelementen des Montageelements befestigten Montageschiene zur Befestigung eines Solarmoduls sowie ein derartiges Montageelement. Das erfindungsgemäße Montagesystem eignet sich insbesondere zur Montage von Photovoltaik-Solarmodulen auf ebenen oder schwach geneigten Flächen, wie Flachdächern oder Freilandinstallationen.
Zur Montage von Photovoltaik-Solarmodulen auf Flachdächern werden häufig Montageelemente aus Kunststoff mit einer wannenartigen Grundform verwendet. Die Grundform weist dabei eine im Wesentlichen rechteckige Basisplatte mit umlaufenden Wandungen auf. Zur Erzeugung eines Neigungswinkels, der theoretisch durch die geographische Breite des Aufstellungsortes des betreffenden Montageelementes vorgegeben ist und für Mitteleuropa bei ca. 25° liegt, weisen die Wandungen an den Längskanten der Basisplatte eine unterschiedliche Höhe auf. Diese beiden Wandungen dienen als Stützelemente zur Befestigung von üblicherweise zwei beabstandeten Montageschienen, an denen wiederum ein Photovoltaik-Solarmodul befestigt ist.
Da es aufgrund von möglicherweise auftretenden Dichtigkeitsproblemen eines betreffenden Flachdaches nicht erwünscht ist, das Dachmontagesystem mit dem Dach zum Beispiel zu verschrauben, werden die Montageelemente mittels schwerer Gegenstände, z.B. Steinen oder Kies, die in die Wanne eingebracht werden, auf dem Dach fixiert.
Bei derartigen Montageelementen treten jedoch Probleme hinsichtlich der Effizienz der so montierten Photovoltaik-Solarmodule auf. Die Effizienz von Photovoltaik-Solarmodulen, z.B. aus Silizium, weist eine Temperaturabhängigkeit auf. Bei zu starker Erwärmung der Photovoltaik-Solarmodule nimmt die Effizienz der Photovoltaik-Solarmodule ab, da der Innenwiderstand des Photovoltaik-Solarmoduls zunimmt.
Die wannenartige Ausgestaltung der Montageelemente behindert die Hinterlüftung der darauf montierten Photovoltaik-Solarmodule, wodurch sich erhitzte Luft hinter den Photovoltaik-Solarmodulen stauen kann, oder zumindest deren Abzug behindert wird. Im letztgenannten Fall zieht die erhitzte Luft direkt an der rückseitigen Fläche der Photovoltaik-Solarmodule vorbei, wodurch diese ebenfalls aufgewärmt werden.
Die wannenartige Ausgestaltung der Montagelemente behindert ebenfalls das Verkabeln der Module, da in der Regel die Anschlusskabel der Solarmodule auf der Rückseite des Moduls angebracht sind. Wird beispielsweise vergessen die Kabel vor der Modulmontage nach außen zu legen, muss unter Umständen das Solarmodul wieder demontiert werden, um an die Anschlusskabel gelangen zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Montagesystem für Solarmodule bereitzustellen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und insbesondere das rückseitige Erwärmen von montierten Photovoltaik-Solarmodulen durch im Bereich des Montagesystems aufgestaute erhitzte Luft vermeidet, wobei eine sichere und einfache Fixierung des Montagesystems auf einem Flachdach möglich sein soll. Zusätzlich soll die Verkabelung und Montage der Solarmodule gegenüber wannenartigen Montagesystemen erheblich erleichtert werden.
Diese Aufgabe wird durch das anspruchsgemäße Montageelement und das anspruchsgemäße Dachmontagesystem gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.
Bei dem erfindungsgemäßen Montageelement für Solarmodule sind mindestens zwei auf einer im Wesentlichen ebenen Basisplatte befestigte Stützelemente vorgesehen. Die Stützelemente weisen jeweils an einem basisplattenabgewandten Ende eine zur Ebene der Basisplatte geneigte Montagekante zur Montage eines Solarmoduls auf. Zur Erzeugung des Neigungswinkels, von z.B. ca. 25°, der Montagekante ist ein basisplattenfernes Ende der Montagekante jeweils eines Stützelements, also ein hohes Ende der Stützelemente, mit einem größeren Abstand von der Basisplatte beabstandet als ein basisplattennahes Ende des jeweiligen Stützelements.
Erfindungsgemäß ist der Zwischenraum zwischen den Endabschnitten der Stützelemente im Bereich der basisplattenfernen Enden ihrer Montagekanten im Wesentlichen auf der gesamten Länge des Abstandes von der Basisplatte offen. Die Stützelemente sind also zumindest in diesem Bereich, abgesehen von eventuell vorgesehenen relativ schmalen z.B. Versteifungsstrukturen, lediglich über die Bodenplatte und, soweit ein Solarmodul montiert ist, über das Solarmodul miteinander verbunden. Die Montagekanten müssen dabei nicht zwingend als durchgängige Kanten ausgebildet sein. Es können auch Unterbrechungen an einer Kante vorgesehen sein. Wesentlich ist, dass ausreichend Stützpunkte für die Montage des Solarmoduls zur Verfügung gestellt werden.
Das Montagesystem kann gesamthaft oder in Teilen aus Kunststoff, recyceltem Kunststoff oder aus jedem anderen witterungsbeständigen Material, wie Kohlefaserverbundwerkstoffen, oberflächengeschützten Holzfaserplatten oder aus metallischen Werkstoffen hergestellt sein.
Durch die offene Ausgestaltung des Zwischenraumes zwischen den Stützelementen des erfindungsgemäßen Montageelements im Bereich der basisplattenfernen Enden wird das Aufstauen von erwärmter Luft unter einem auf dem erfindungsgemäßen Montageelement montierten Solarmodul verhindert. Über einem Dach vorhandene Luftströmungen führen relativ ungehindert zu einem Luftaustausch und zu einer guten Hinterlüftung des Solarmoduls. Die Stützelemente können sowohl von der Stirnfläche von hinten wie auch von den Seiten belüftet werden, indem beispielsweise seitlich noch Belüftungsschlitze vorgesehen werden. Die gute Hinterlüftung führt zu einer erhöhten Effizienz des Solarmoduls. Durch die feste Verbindung der Stützelemente mit der Bodenplatte führt ein Beschweren der Bodenplatte mit Ballast, z.B. Steinen, zu einer ausreichenden Fixierung z.B. auf einem Flachdach. Als Ballast eignen sich insbesondere flache z.B. Betonsteine. Aber auch eine ausreichend dicke Kiesschicht führt bereits zu einer guten Fixierung und damit zu einer ausreichenden Windstabilität.
Die offene Ausgestaltung des Zwischenraumes erlaubt ebenfalls einen jederzeit ungehinderten Zugang zu den Anschlusskabeln auf der Rückseite des Modules. Dies bedeutet eine höhere Effizienz bei der Installation, da der Monteur die Lage des Kabels während der Modulmontage nicht beachten muss.
Die Stützelemente bilden bevorzugt eine flächige Dreiecksgrundform aus. An den Stützelementen und/oder an der Basisplatte können vorteilhaft Versteifungsstrukturen ausgebildet sein, die z.B. als Versteifungsrippen ausgebildet sind. Diese Ausformungen führen zu einer verwindungssteifen Struktur, wodurch montierte Solarmodule auch bei stärkerem Wind starr auf einem z.B. Flachdach montiert sein können. Da durch die Starrheit der Struktur nur wenig Verwindungen z.B. durch Windeinwirkung auftreten, wird die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Montageelements erhöht.
Bevorzugt ist die Basisplatte zusammen mit den Stützelementen einstückig als ein Sockelmodul ausgeführt. Dabei kann das Sockelmodul vorteilhaft durch Vakuum-Tiefziehen aus bevorzugt recyceltem Kunststoff hergestellt sein. Ein derartiges erfindungsgemäßes Montageelement ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar.
Besonders bevorzugt weisen die Montagekanten eine bevorzugt T-förmige Nut, auf im Wesentlichen ihrer gesamten Länge, zum Einschieben einer Montageschiene auf. Dadurch lässt sich ein Solarmodul sehr schnell und einfach an einem erfindungsgemäßen Montageelement befestigen.
Wenn die Nut am basisplattennahen Ende der Montagekante verschlossen ist, wird eine Endmontageposition der Montageschienen vorbestimmt, da diese nur bis zu einem durch den Verschluss gebildeten Anschlag in die Nuten eingeschoben werden können. Durch das Einschieben der Montageschiene in die nutförmige Ausprägung der Montagekanten wird eine Verschraubung der Montageschiene mit dem erfindungsgemäßen Montageelement überflüssig, wodurch die Effizienz bei der Installation erhöht wird. Die T-förmige Montagenut kann an dem basisplattennahen Ende mit einer Entwässerungsöffnung versehen sein. Diese Entwässerungsöffnung verhindert, dass sich Wasser in der Montagenut sammelt, das bei Minustemperaturen durch thermische Ausdehnung bei Gefrieren Probleme verursachen kann.
Bei einem erfindungsgemäßen Montagesystem, insbesondere einem Dachmontagesystem, ist an den Montagekanten der Stützelemente eines erfindungsgemäßen Montageelements jeweils eine Montageschiene zur Befestigung eines Solarmoduls befestigt.
Die Montageschienen sind dabei bevorzugt in jeweils eine Nut der Montagekanten eingeschoben, was zu einer einfachen Befestigung der Montageschienen am Montageelement führt.
Bevorzugt schließen die Montageschienen mit den basisplattenfernen Enden der Montagekanten ab. Die Länge der Montageschienen kann aber über die Montagekanten der Stützelemente um eine Länge von ca. 10% bis ca. 90%, bevorzugt ca. 50%, der Länge der Montagekanten hinausragen. Die Länge, die die Montageschienen über die Montagekanten herausragen, ist dadurch begrenzt, dass das erfindungsgemäße Dachmontagesystem mit darauf montiertem Solarmodul möglichst verkippungsstabil auf dem Dach stehen soll. Ebenso ist es möglich die Länge der Montageschienen kürzer zu wählen als die Stützelemente selbst für den Fall, dass sehr schmale Solarmodule montiert werden sollen.
Wenn die Basisplatte in ihrer Abmessung über die Länge der Stützelemente in Richtung ihrer Montagekanten heraussteht, können die Montageschienen weiter über die Montagekanten herausragen. Dadurch können Solarmodule größerer Abmessung auf einem erfindungsgemäßen Montageelement montiert werden. Bei dieser Ausgestaltung der Basisplatte ist die Basisplatte im Bereich der hohen Enden der Stützelemente z.B. um ca. 10% bis ca. 90%, bevorzugt ca. 50% der Länge der Stütz elemente, verlängert. Durch diese Verlängerung wird das Kippmoment des erfindungsgemäßen Dachmontagesystems verbessert. Der verlängerte Bereich der Basisplatte ist ebenfalls dazu vorgesehen mit Ballast beschwert zu werden und dient dazu einen Hebel zu erzeugen, der dem Kippmoment entgegenwirkt. Die Verlängerung kann durch Schienen erfolgen, die in die Basisplatte eingeschoben oder dort befestigt werden. Auf diese Schienen können Kunststoffplatten gelegt werden, die anschließend je nach Bedarf beschwert werden können.
Wenn die Unterseite der Basisplatte, d.h. die einer Auflagefläche, z.B. einer Flachdachoberfläche zugewandte Seite der Basisfläche, mit kegelförmig ausgeprägten Elementen, z.B. Spitzen, versehen ist, ist ein Dachmontagesystem mit einem erfindungsgemäßen Montageelement zusätzlich gegen Verschieben auf der Auflagefläche gesichert. Die kegelfömigen Elemente entfalten ihre Wirkung insbesondere, wenn unter die Basisplatte eine Gummischrotmatte gelegt ist. Die kegelförmigen Spitzen dringen bei Beschwerung der Basisplatte teilweise in die Gummischrotmatte ein. Durch das Eindringen wird eine Verbindung zwischen der Gummischrotmatte und der Basisplatte hergestellt. Die Gummischrotmatte hat den Sinn die Haft- und Gleitreibung zum Untergrund, also der Auflagefläche, zu erhöhen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Die 1 und 2 zeigen ein erfindungsgemäßes Dachmontagesystem in jeweils einer perspektivischen Darstellung.
Die 3 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnittes des erfindungsgemäßen Dachmontagesystems der 2 in einem Endbereich am basisplattenabgewandten Ende eines Stützelementes.
Die Figuren der Zeichnungen zeigen den erfindungsgemäßen Gegenstand stark schematisiert und sind nicht maßstäblich zu verstehen. Die einzelnen Bestandteile des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind so dargestellt, dass ihr Aufbau gut gezeigt werden kann.
In den 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßes Dachmontagesystem für ein Solarmodul 1 in jeweils einer perspektivischen Darstellung gezeigt. In 1 ist auf einem Montageelement 2 des Dachmontagesystem ein Solarmodul 1 montiert, welches, um die Ausgestaltung des Montageelements 2 nicht zu verdecken, transparent dargestellt ist. Bei dem gezeigten erfindungsgemäßen Dachmontagesystem ist jeweils eine Montageschiene 4 durch Einschieben in jeweils eine Nut an einer Montagekante 6 jeweils eines Stützelements 7 des erfindungsgemäßen Montageelements 2 befestigt.
Das Montageelement 2 weist zwei auf einer im Wesentlichen ebenen Basisplatte 8 angeordnete Stützelemente 7 auf. Dadurch, dass die Stützelemente 7 und die Basisplatte 8 einstückig als ein Sockelelement z.B. aus recyceltem Kunststoff gefertigt sind, sind die Stützelemente 7 steif an der Basisplatte 8 befestigt. Die Basisplatte 8 weist eine im Wesentlichen rechteckige Grundform auf, wobei die Stützelemente 7 im Bereich der Schmalseiten der Basisplatte 8 entlang der Schmalseiten angeordnet sind. Die Stützelemente 7 laufen also nicht vollständig um die Berandung der Basisplatte 8 um, sondern verlaufen lediglich an den Schmalseiten der rechteckigen Basisplatte 8. Die an jeweils einem basisplattenabgewandten Ende jeweils eines der Stützelemente 7 vorhandenen Montagekanten 6 sind mit einem Neigungswinkel von ca. 25° zur Ebene der Basisplatte 8 geneigt. Zur Erzeugung des Neigungswinkels ist ein basisplattenfernes Ende der Montagekante 6 jeweils eines Stützelements 7 mit einem größeren Abstand von der Basisplatte 8 beabstandet als ein basisplattennahes Ende des jeweiligen Stützelements 7. Die Stützelemente 7 sind derart voneinander beabstandet positioniert, dass der Zwischenraum zwischen den Endabschnitten 9 der Stützelemente 7 im Bereich der basisplattenfernen Enden ihrer Montagekanten 6 auf der gesamten Länge des Abstandes von der Basisplatte 8 offen ist. Es ergibt sich hierdurch eine Öffnung der Abmessung Abstand Stützelemente 7 voneinander mal dem Abstand der basisplattenfernen Enden der Montagekanten 6 von der Basisplatte 8, durch die Luft frei zirkulieren kann. Die Stützelemente 7 bilden eine flächige Dreiecksgrundform aus. Wenn das Sockelmodul durch Vakuum-Tiefziehen aus Kunststoff hergestellt ist, können die Stützelemente 7 und/oder die Basisplatte 8 auch hohl ausgebildet sein. Insbesondere deshalb sind an den Stützelementen 7 und an der Basisplatte 8 des Sockelelements rippenartige Versteifungsstrukturen 10 ausgebildet.
Die Nuten an den Montagekanten 6 weisen einen T-förmigen Querschnitt auf und verlaufen im Wesentlichen entlang der gesamten Länge der Montagekanten 6, wobei die Nuten am basisplattennahen Ende der jeweiligen Montagekante 6 verschlossen sind. In die Nuten sind als Montageschienen 4 Aluminiumprofile eingeschoben, die eine den Querschnitt der Nuten abbildenden Umfang aufweisen, wodurch diese passgenau in die Nuten bis zum jeweiligen Verschluss 12 der Nuten eingeschoben sind. Die Montageschienen 4 ragen im Bereich der basisplattenfernen Enden der Montagekanten 6 um eine Länge von ca. 50% der Länge der Montagekanten 6 über die Stützelemente 7 heraus. In der Darstellung ragen die Montageschienen 4 auch über die Basisplatte 8 hinaus. Die Basisplatte 8 kann jedoch auch derart über die Ausdehnung der Stützelemente 7 herausragen, dass die Montageschienen 4 lediglich über die Stützelemente 7 und nicht über die Basisplatte 8 herausragen.
In 3 ist ein Ausschnitt eines Querschnittes des erfindungsgemäßen Dachmontagesystems der 2 in einem Bereich eines Endabschnittes am basisplattenabgewandten Ende eines Stützelementes 7 dargestellt. Die Montageschiene 4 ist als ein U-förmiges Aluminiumprofil ausgeführt, wobei an der Basis der U-Form beidseitig Verbreiterungen 13 vorgesehen sind, wodurch die T-Form der Nut 15 an der Montagekante 6 des Stützelementes 7 abgeformt wird. Das Solarmodul 1 kann z.B. über einen Rahmen des Solarmoduls 1 am Aluminiumprofil befestigt sein.
Vorgeschlagen wird ein Montageelement 2 für ein Solarmodul 1 mit mindestens zwei auf einer im Wesentlichen ebenen Basisplatte 8 befestigten Stützelementen 7, wobei die Stützelemente 7 jeweils an einem basisplattenabgewandten Ende eine zur Ebene der Basisplatte 8 geneigte Montagekante 6 zur Montage eines Solarmoduls 1 aufweisen, und wobei zur Erzeugung des Neigungswinkels der Montagekante 6 ein basisplattenfernes Ende der Montagekante 6 jeweils eines Stützelements 7 mit einem größeren Abstand von der Basisplatte 8 beabstandet ist als ein basisplattennahes Ende des jeweiligen Stützelements 7. Dabei ist der Zwischenraum zwischen den Endabschnitten 9 der Stützelemente 7 im Bereich der basisplattenfernen Enden ihrer Montagekanten 6 im Wesentlichen auf der gesamten Länge des Abstandes von der Basisplatte 8 offen.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.

Claims

Montageelement (2) für ein Solarmodul (1) mit mindestens zwei auf einer im Wesentlichen ebenen Basisplatte (8) befestigten Stützelementen (7), wobei die Stützelemente (7) jeweils an einem basisplattenabgewandten Ende eine zur Ebene der Basisplatte (8) geneigte Montagekante (6) zur Montage eines Solarmoduls (1) aufweisen, und wobei zur Erzeugung des Neigungswinkels der Montagekante (6) ein basisplattenfernes Ende der Montagekante (6) jeweils eines Stützelements (7) mit einem größeren Abstand von der Basisplatte (8) beabstandet ist als ein basisplattennahes Ende des jeweiligen Stützelements (7), wobei der Zwischenraum zwischen den Endabschnitten (9) der Stützelemente (7) im Bereich der basisplattenfernen Enden ihrer Montagekanten (6) im Wesentlichen auf der gesamten Länge des Abstandes von der Basisplatte (8) offen ist.
Montageelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (7) eine flächige Dreiecksgrundform ausbilden und/oder dass an den Stützelementen (7) und/oder an der Basisplatte (8) Versteifungsstrukturen (10) ausgebildet sind.
Montageelement nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (8) zusammen mit den Stützelementen (7) einstückig als ein Sockelmodul ausgeführt ist.
Montageelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sockelmodul durch Vakuum-Tiefziehen aus bevorzugt recyceltem Kunststoff hergestellt ist.
Montageelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagekanten (6) eine bevorzugt T-förmige Nut (15), auf im Wesentlichen ihrer gesamten Länge, zum Einschieben einer Montageschiene (4) aufweisen.
Montageelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (15) am basisplattennahen Ende der Montagekante (6) einen Verschluss (12) aufweist.
Montageelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (8) in ihrer Abmessung über die Länge der Stützelemente (7) in Richtung ihrer Montagekanten (6) heraussteht.
Montageelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite der Basisplatte (8) mit kegelförmig ausgeprägten Elementen versehen ist.
Montagesystem, insbesondere Dachmontagesystem, mit einem Montageelement (2) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den Montagekanten (6) der Stützelemente (7) des Montageelements (2) jeweils eine Montageschiene (4) zur Befestigung eines Solarmoduls (1) befestigt ist.
Montagesystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageschienen (4) in jeweils eine Nut (15) der Montagekanten (6) eingeschoben sind.
Montagesystem nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageschienen (4) im Bereich der basisplattenfernen Enden der Montagekanten (6) um eine Länge von ca. 10% bis ca. 90%, bevorzugt ca. 50%, der Länge der Montagekanten (6) über die Stützelemente (7) herausragen.