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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung sowie ein Befestigungsmodul zur
Sicherung zumindest eines Solarmoduls vor Diebstahl gemäß dem Patentanspruch
1 und 10.
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In
den vergangenen Jahren hat sich das Investitionsvolumen in alternative
Energien, insbesondere die Solartechnik stark erhöht. Zur
Erzeugung von Solarenergie ist die Bereitstellung einer Solaranlage
erforderlich, die insbesondere eine Vielzahl von Solarmodulen aufweist.
Die Bereitstellung derartiger Solarmodule ist aufgrund deren hohen
Anzahl äußerst kostenintensiv.
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Der
technische Aufbau und die Funktionsweise derartiger Solarmodule
sind hinreichend bekannt. Insbesondere sind diese plattenförmig ausgebildet
und werden vorzugsweise auf Dächern
oder freistehenden gerüstartigen
Befestigungsvorrichtungen fest oder beweglich montiert. Die vorzugsweise rechteckförmigen Solarmodule
werden hierbei lediglich auf ein aus Profilschienenelementen aufgebautes
Grundgerüst
aufgeschraubt. Dies ermöglicht
nahezu jedem beliebigen Dritten eine technisch einfache und schnelle
Demontage der Solarmodule und somit unerlaubtes Entwenden dieser.
Durch derartige in der jüngsten
Vergangenheit ständig
zunehmende Diebstähle
entsteht häufig
ein beträchtlicher
finanzieller Schaden.
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Um
den Diebstahl derartiger Solarmodule zu erschweren, sind bereits
unterschiedliche Sicherungskonzepte vorgeschlagen worden, und zwar
angefangen von mechanischen Sicherungslösungen bis hin zu komplexen
elektronischen Sicherungssystemen. Derartige Sicherungskonzepte
sind jedoch häufig
kostenintensiv und technisch aufwendig zu realisieren oder ineffizient.
Insbesondere die Nachrüstung
bereits bestehender Solaranlagen mit aus dem Stand der Technik bekannten
Sicherungssystemen ist häufig
mit einem erheblichen Umrüstaufwand verbunden.
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Ausgehend
hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Anordnung und ein Befestigungsmodul zur Sicherung zumindest eines
Solarmoduls vor Diebstahl anzugeben, welche technisch einfach und
kostengünstig
realisierbar sind, insbesondere zur Nachrüstung von bereits bestehenden
Solaranlagen geeignet sind. Die Erfindung wird ausgehen von den
Oberbegriffen der Patentansprüche
1 und 10 jeweils durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
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Ein
wesentliche Aspekt der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu
sehen, dass zumindest eine Flächenabschnitt
des Gehäuses
der Anschlusseinheit mit zumindest einem Rahmenabschnitt des Solarmoduls
in Kontakt steht, und dass die Anschlusseinheit an einer Kontaktstelle
zumindest ein Kontaktelement aufweist, das bei Unterbrechung des Kontaktes
zwischen dem Solarmodul und dem Gehäusemodul ein Alarmsignal und/oder
eine Alarminformation abgibt. Das vorgeschlagene Sicherungskonzept
ermöglicht
eine kostengünstige
nachträgliche
Sicherung von Solarmodulen vor Diebstahl. Besonders vorteilhaft
kann ein derartiges Kontaktelement bereits bei der Herstellung neuer
Solarmodule innerhalb der ohnehin vorgesehenen Anschlusseinheit
integriert werden.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung wird ein neuartiges Befestigungsmodul zur Befestigung
des zumindest einen Solarmoduls an zumindest einem Profilschienenelement
vorgeschlagen, bei dem zumindest ein Flächenabschnitt des Befestigungsmoduls
mit zumindest einer Seite des Solarmoduls in Kontakt steht, und
das an der Kontaktstelle zumindest ein Kontaktelement aufweist, welches
bei Unterbrechung des Kontaktes zwischen dem Solarmodul und dem
Befestigungsmodul ein Alarmsignal und/oder eine Alarminformation
erzeugt. Besonders vorteilhaft ist die beschriebene Variante bei
bereits bestehenden Solaranlagen einsetzbar. Zum Nachrüsten der
Solaranlage mit dem erfindungsgemäßen Sicherungskonzept ist es
lediglich erforderlich, die zur Befestigung der Solarmodule an den
Profilschienenelementen vorgesehenen Befestigungsmittel durch die
erfindungsgemäßen Befestigungsmodule
zu ersetzen.
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Weitere
vorteilhafte Ausbildung der Erfindung, insbesondere ein in die Anschlusseinheit
bzw. das Befestigungsmodul integriertes Überwachungs- und Messmodul
sind den weiteren Ansprüchen
zu entnehmen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mittels Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 beispielhaft
eine schematische Draufsicht auf das Solarfeld einer Solaranlage,
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2 beispielhaft
eine Rückansicht
eines Solarmoduls,
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3 beispielhaft
eine schematische Seitenansicht eines Solarmoduls mit integrierter
Anschlusseinheit,
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4 beispielhaft
ein Befestigungsmodul zur Befestigung zumindest zweier Solarmodule
an einem Profilschienenelement,
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5 beispielhaft
eine Draufsicht auf das Befestigungsmodul gemäß 4,
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6 beispielhaft
den schaltungstechnischen Aufbau einer Anschlusseinheit eines Solarmoduls
und
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7 beispielhaft
eine in einem Gebäude
installierte Solaranlage mit Wechselrichtereinheit und zentralen Überwachungssystem.
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In 1 ist
eine schematische Draufsicht auf ein Solarfeld 1 einer
Solaranlage 2 beispielhaft dargestellt. Das Solarfeld 1 besteht
hierbei aus einer Vielzahl von rechteckförmigen Solarmodulen 3,
die in einer bevorzugten Ausführungsform
matrixartig angeordnet sind, d. h. mehrere parallel zueinander angeordnete
Solarmodule 3 können
jeweils eine Modulreihe ausbilden und zumindest zwei dieser Modulreihen
können
wiederum parallel zueinander angeordnet sein. Ein Solarmodul 3 weist
ein rahmenartiges Gehäuse
bestehend aus mehreren Seiten 3', 3'', 3''', 3'''' auf.
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Zur
Befestigung der Solarmodule 3 sind beispielsweise einzelne
Profilschienenelemente 8 vorgesehen, welche ein Trägergerüst bilden
(in den Figuren nicht explizit dargestellt). Die Solarmodule 2 sind
mit ihrer Rückseite 3' auf zumindest
zwei parallel zueinander angeordneten Profilschienelementen 8 beispielsweise
mittels Befestigungsmodulen 7 montiert.
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Die
Solarmodule 3 weisen an ihrer Vorderseite 3'' eine Vielzahl von in Reihe bzw.
parallel geschalteter Solarzellen 3.1–3.n zur Erzeugung
von elektrischen Gleichstrom I bzw. einer elektrischen Gleichspannung
U auf, wobei der von diesen erzeugte elektrische Gleichstrom I innerhalb
des Solarmoduls 3 an eine gemeinsame Gleichstromleitung
GSL angelegt wird, die über
die Rückseite 3' des Solarmoduls 3 nach
außen
und an zumindest eine Anschlusseinheit 4 geführt wird.
Hierbei kann die Anschlusseinheit 4 herstellerabhängig sowohl
als Steckermodul oder als Gehäusemodul
mit integriertem Steckermodul ausgebildet sein. Zum Einbinden eines
Solarmoduls 3 in eine Solaranlage 2 wird das Solarmodul 3 jeweils über eine
mit der Anschlusseinheit 4 zusammenwirkendes Anschlussmodul
(nicht in den Figuren dargestellt) an zwei Übertragungsleitungen UL angeschlossen.
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Die
Anschlusseinheit 4 besteht beispielsweise aus einem Gehäuse 4.1 zur
Aufnahme der Gleichstromleitung GSL sowie weiterer elektronischer
Bauelemente, beispielsweise Dioden etc. und zumindest ein erstes
und zweites Anschlusselement 4.2, 4.2' zur Abgabe
des erzeugten Gleichstroms I über
ggf. ein Anschlussmodul oder direkt an die Übertragungsleitung UL, über welche
der erzeugte Gleichstrom 1 an eine Wechselrichtereinheit
WE zur Umwandlung in Wechselstrom übertragen wird.
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In 2 ist
beispielhaft eine schematische Ausschnittsdarstellung der Rückseite 3' eines Solarmoduls 3 dargestellt,
welches eine als Steckermodul oder Gehäusemodul ausgebildete Anschlusseinheit 4 aufweist.
Die Gleichstromleitung GSL wird hierbei vorzugsweise über zwei Öffnungen
in der Rückseite 3' des Solarmoduls 3 nach
außen
und anschließend über zwei
weitere Öffnungen
in das Gehäuseinnere der
Anschlusseinheit 4 geführt.
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Das
Gehäuse 4.1 der
Anschlusseinheit 4 ist beispielsweise im Querschnitt rechteckförmig oder quadratisch
ausgebildet und weist mehrere Flächenabschnitte 4', 4'', 4''', 4'''' auf. Die Anschlusseinheit 4 ist
beispielsweise mit dem die Unterseite des Gehäuses 4.1 bildenden
Flächenabschnitt 4' an der Rückseite 3' des Solarmoduls 3 fest
oder lösbar
befestigt. Das Gehäuse 4.1 kann
beispielsweise auf der Rückseite 3' aufgeklebt
und/oder mit dieser verschraubt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform
wird das Gehäuse 4.1 der
Anschlusseinheit 4 beispielsweise in einer in der Rückseite 3' des Solarmoduls 3 vorgesehenen
Ausnehmung 5 aufgenommen. Unabhängig von der gewählten Befestigungsart
steht das Gehäuse 4.1 der
Anschlusseinheit 4 mit zumindest einem ihrer Flächenabschnitte 4', 4'', 4''', 4'''' in unmittelbarem
Kontakt mit einer Seite 3', 3'', 3''', 3'''' des Solarmoduls 3.
In 3 ist beispielhaft eine schematische Schnittdarstellung
des in 2 dargestellten Solarmoduls 2 dargestellt.
Hierbei steht der die Unterseite bildende Flächenabschnitt 4' des Gehäuses 4.1 in Kontakt
mit dem Rückseite 3' des Solarmoduls 3.
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Zur
Herstellung einer Diebstahlsicherung weist der in Kontakt mit der
Rückseite 3' des Solarmoduls 3 stehende
Flächenabschnitt 4' des Gehäuses 4.1 der
Anschlusseinheit 4 an einer Kontaktstelle KS zumindest
ein Kontaktelement 6 auf, über welches bei einem bestehenden
Kontakt beispielsweise ein elektrischer Stromkreis geschlossen wird.
Das Kontaktelement 6 kann hierzu beispielsweise als Mikroschalterelement
MS ausgebildet sein, das gemäß 3 an
der Kontaktstelle KS zwischen Anschlusseinheit 4 und Rückseite 3' des Solarmoduls 3 angeordnet
ist.
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Beim Öffnen des
Mikroschalterelementes MS bedingt durch ein gewaltsames Entfernen
der als Gehäusemodul
ausgebildeten Anschlusseinheit 4 von der Rückseite 3' des Solarmoduls 3 wird
der durch das Mikroschalterelement MS hergestellte Kontakt unterbrochen
und ausgehend hiervon ein Alarmsignal bzw. eine Alarminformation
AI abgegeben. Zur Abgabe des Alarmsignals bzw. der Alarminformation
AI weist die Anschlusseinheit 4 optional neben dem ersten
und zweiten Anschlusselement 4.2, 4.2' ein drittes
und viertes Anschlusselement 4.3, 4.3' auf, an welche
beispielsweise zumindest eine Alarmleitung AL oder ein Sendemodul
(nicht in den Figuren dargestellt) anschließbar sind.
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Die
Alarmleitung AL kann beispielsweise durch zwei elektrische Verbindungskabel
gebildet sein, über
welche sämtliche
Kontaktelemente 6 bzw. Mikroschalterelemente MS einer Solaranlage 2 in Serie
geschaltet werden. Wird eines der Kontaktelemente 6 bzw.
Mikroschalterelemente 6 ausgelöst, so wird beispielsweise
in ein entfernt vom Solarfeld 1 angeordneten zentralen Überwachungseinheit
ZUE das Vorliegen eines Alarmsignals bzw. einer Alarminformation
AI beispielsweise mittels programmtechnischer Mittel detektiert
und vorgegebene Alarmmaßnahmen
eingeleitet.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung gemäß 4 und 5 ist
das erfindungemäße Kontaktelement 6 in
ein Befestigungsmodul 7 zur Befestigung der Solarmodule 3 an
beispielsweise einem Profilschienenelement 8 des Trägergerüsts integriert,
und zwar an dem mit zumindest einer Seite 3', 3'', 3''', 3'''' des Solarmoduls 3 in
Kontakt stehenden Flächenabschnitt 7', 7'', 7''' des Befestigungsmoduls 7.
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Beim
gewaltsamen oder unberechtigten Entfernen des Befestigungsmoduls 7 von
dem Profilschienenelement 8 wird wiederum der über das
Kontaktelement 6 der in einer Kontaktstelle KS' hergestellte Kontakt
geöffnet
und hierdurch beispielsweise ein elektrischer Stromkreis unterbrochen,
wodurch ein Alarmsignal bzw. eine Alarminformation AI abgegeben
werden. Besonders vorteilhaft ist die beschriebene Variante auch
bei bereits bestehenden Solaranlagen 2 mit einem bereits
aufgebauten Solarfeld 1 einsetzbar. Hierzu ist es lediglich
erforderlich, die zur Befestigung der Solarmodule 3 an
den Profilschienenelementen 8 vorgesehenen Befestigungsmittel durch
die erfindungsgemäßen Befestigungsmodule 7 zu
ersetzen.
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Zur
Befestigung von zwei oder vier Solarmodulen 3 können beispielsweise
in einem Befestigungsmodul 7 jeweils ein Kontaktelement 6 pro
Solarmodul 3, d. h. zwei bzw. vier Kontaktelemente 6 vorgesehen
werden, welche wiederum als Mikroschalterelemente 6MS ausgebildet
werden. Dadurch wird der Nachrüstaufwand
nochmals erheblich reduziert. Ein beispielsweise vier Kontaktelemente 6 bzw. Mikroschalterelemente
MS aufweisendes Befestigungsmodul 7 wird vorzugsweise im
Kreuzungspunkt der Eckbereiche der rechteckförmigen Solarmodule 3 vorgesehen,
wodurch besonders vorteilhaft mittels eines Befestigungsmoduls 7 vier
Solarmodule 3 überwacht
werden können.
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Das
Befestigungsmodul 7 ist beispielsweise im Querschnitt U-förmig ausgebildet
und weist mehrere Flächenabschnitte 7', 7'', 7''' auf, und zwar
besteht das Befestigungsmodul 7 aus einem ersten und zweiten
Schenkelabschnitt 7.1, 7.2 und einem diese miteinander
verbindenden Verbindungsabschnitt 7.3. An den freien Enden
des ersten und zweiten Schenkelabschnittes 7.1, 7.2 ist
ein nach außen
senkrecht wegstehender erster und zweiter Befestigungsabschnitt 7.1', 7.2' vorgesehen,
welcher den Randbereich der Längsseiten 3''', 3'''' der Solarmodule 3 umgreift.
Im Verbindungsabschnitt 7.3 der Befestigungsvorrichtung 7 ist
beispielsweise eine Bohrung 7.4 vorgesehen, durch welche
ein lösbares
Befestigungsmittel 9, beispielsweise eine Schraube zur
Befestigung der Befestigungsvorrichtung 7 an dem Profilschienenelement 8 geführt wird.
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Die
beiden als Mikroschalterelemente MS ausgebildeten Kontaktelemente 6, 6' sind hierbei
beispielhaft in den ersten und zweiten Schenkelabschnitten 7.1, 7.2 der
Befestigungsvorrichtung 7 integriert, welche im montierten
Zustand mit den Längsseiten 3''', 3'''' der Solarmodule 3 in
Kontakt stehen. Die Kontaktelemente 6, 6' sind wiederum
an eine Alarmleitung AL zur Übertragung
des Alarmsignals bzw. der Alarminformation AI angeschlossen.
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In 6 ist
beispielhaft in einem schematischen Blockschaltbild der schaltungstechnische
Aufbau einer als Gehäusemodul
oder Steckermodul ausgebildeten Anschlusseinheit 4 dargestellt,
welche um ein integriertes Überwachungs-
und Messmodul ME erweitert ist. Die dargestellte Überwachungs-
und Messmodul ME kann ebenso in das zuvor beschriebene Befestigungsmodul 7 integriert
werden. Optional kann das Überwachungs-
und Messmodul ME bereits bei der Herstellung derartiger Solarmodule 3 in
aus dem Stand der Technik bekannte Anschlusseinheiten 4 integriert
werden.
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Die
beiden elektrischen Verbindungskabel der aus dem Solarmodul 3 nach
außen
geführten Gleichstromleitung
GSL sind mit dem ersten und zweiten Anschlusselementen 4.2, 4.2' der Anschlusseinheit 4 verbunden.
Beispielsweise ist das den + Pol führende elektrische Verbindungskabel
der Gleichstromleitung GSL über
das Überwachungs- und
Messmodul ME zum ersten Anschlusselement 4.2 geführt und
das den – Pol
führende
elektrische Verbindungskabel der Gleichstromleitung GSL mit dem Überwachungs-
und Messmodul ME sowie mit dem zweiten Anschlusselement 4.2' der Anschlusseinheit 4 verbunden.
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Analog
zu der in 3 dargestellten Ausführungsform
ist in der Anschlusseinheit 4 ein Kontaktelement 6 vorgesehen,
dessen Ein- und Ausgang 6.1, 6.2 beispielsweise über Verbindungsleitungen
mit dem Überwachungs-
und Messmodul ME verbunden sind. In der dargestellten Ausführungsform
ist das Kontaktelement 6 als Mikroschalterelement MS ausgebildet,
welches im montierten Zustand einen geschlossenen Stromkreis ausbildet.
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Ferner
weist die Mess- und Überwachungseinheit
ME eine Speichereinheit SE und einen Messschaltkreis MEK auf, über welchen
der erzeugte Gleichstrom I und/oder die zwischen den ersten und zweiten
Anschlusselementen 4.2, 4.2' anliegende Gleichspannung U und/oder
die vom Solarmodul 3 abgegebene elektrische Leistung P
erfasst bzw. ermittelt werden kann. Zusätzlich kann der Messschaltkreis
MEK mit einem im oder am Solarmodul 3 vorgesehenen Temperatursensor
TS verbunden sein und somit über
den Messschaltkreis MEK die Temperatur T des Solarmoduls 3 gemessen
werden. Darüber
hinaus können über den
Messschaltkreis MEK der durch die einzelnen Solarzellen 3.1–3.n eines
Solarmoduls 3 erzeugte Gleichstrom I, die erzeugte Gleichspannung
U und/oder die jeweils abgegebene elektrische Leistung P beispielsweise
zellenweise erfasst werden. Alternativ können auch der von einer Serien- oder Parallelschaltung
mehrer Solarzellen 3.1–3.n erzeugte
Gleichstrom I, die erzeugte Gleichspannung U und/oder die jeweils
abgegebene elektrische Leistung P ermittelt werden. Besonders vorteilhaft
können
auch weitere physikalische Messgrößen wie beispielsweise der
Widerstand oder die Temperatur einer oder mehrerer Solarzellen 3.1–3.n bestimmt
werden, welche in Form von Messdaten einem zentralen Überwachungssystem
ZUE zur Verfügung
gestellt werden.
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Die
erfassten Messdaten wie Strom I, Spannung U, Leistung P und/oder
Temperatur T können
in der Speichereinheit SE gespeichert werden und beispielsweise über ein
fünftes
und sechstes Anschlusselement 4.4, 4.4' an eine Datenleitungen
DL geführt werden, über welche
diese an das zentrale Überwachungssystem
ZUE übertragen
werden. Den Messdaten eines Solarmoduls 3 kann jeweils
eine Kennung zugeordnet werden, mittels der eine eindeutige Zuordnung
der im zentralen Überwachungssystem ZUE
empfangen Messdaten zu den unterschiedlichen Solarmodulen 3 einer
Solaranlage 2 möglich wird.
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Zur Übertragung
und Überwachung
der Vielzahl an Messdaten können
geeignete Bussysteme Anwendung finden.
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Alternativ
kann die Übertragung
der Messdaten und/oder des Alarmsignals bzw. der Alarminformation
AI über
eine Luftschnittstelle oder eine optische Übertragungsschnittstelle erfolgen.
Hierzu können
unterschiedliche Übertragungsverfahren
wie GPRS oder WLAN oder ein kapazitives Einkopplungsverfahren verwendet
werden.
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Bei
dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeweils
ein Solarmodul 3 einer Solaranlage 2 mit einem
Sendemodul zum Senden der Messdaten über eine Luftschnittstelle
oder eine kapazitive Schnittstelle versehen. Über ein im zentralen Überwachungssystem
ZUE vorgesehenes zugehöriges Empfangsmodul
werden die gesendeten Daten empfangen und weiterverarbeitet. Die Übertragung
des erzeugten elektrischen Gleichstromes 1 an die Wechselrichtereinheit
WE erfolgt nach wie vor über die
vorgegebenen Übertragungsleitungen
UL.
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Das
erste bis sechste Anschlusselemente 4.2, 4.2', 4.3, 4.3', 4.4, 4.4' können beispielsweise
als Anschlussbuchsen, Anschlussstecker oder Anschlussklemmen ausgebildet
sein.
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Ferner
kann an einem Solarmodul 3 jeweils ein akustisches oder
optisches Alarmelement (nicht in den Figuren dargestellt) vorgesehen
sein, über
das über
das Kontaktelement 6 erzeugtes Alarmsignal bzw. Alarminformation
AI ausgegeben wird.
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Die
Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Es versteht sich, dass zahlreiche Modifikationen und Änderungen
des Erfindungsgegenstandes möglich
sind, ohne diesen zu verlassen.
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- 1
- Solarfeld
- 2
- Solaranlage
- 3
- Solarmodule
- 3.1–3.n
- Solarzellen
- 3'
- Rückseite
- 3''
- Vorderseite
- 3''',
3''''
- Längsseiten
- 4
- Anschlusseinheit
- 4.1
- Gehäuse
- 4', 4'', 4''', 4''''
- Flächenabschnitte
- 4.2
- erstes
Anschlusselement
- 4.2'
- zweites
Anschlusselement
- 4.3
- drittes
Anschlusselement
- 4.3'
- viertes
Anschlusselement
- 4.4
- fünftes Anschlusselement
- 4.4'
- sechstes
Anschlusselement
- 5
- Ausnehmung
- 6,
6'
- Kontaktelement
- 6.1
- Eingang
- 6.2
- Ausgang
- 7
- Befestigungsmodul
- 7', 7'', 7'''
- Flächenabschnitte
- 7.1
- erster
Schenkelabschnitt
- 7.2
- zweiter
Schenkelabschnitt
- 7.3
- Verbindungsabschnitt
- 7.1'
- erster
Befestigungsabschnitt
- 7.2'
- zweiter
Befestigungsabschnitt
- 7.4
- Bohrung
- 8
- Profilschienenelement
- 9
- Befestigungsmittel
- 10
- Bohrung
- AL
- Alarmleitung
- DL
- Datenleitung
- GLS
- Gleichstromleitung
- I
- Gleichstrom
- ME
- Mess-
und Überwachungsmodul
- MEK
- Messelektronikmodul
- MS
- Mikroschalterelement
- P
- elektrische
Leistung
- SE
- Speichereinheit
- T
- Temperatur
- TS
- Temperatursensor
- U
- Gleichspannung
- UL
- Übertragungsleitung
- WE
- Wechselrichtereinheit
- ZUE
- zentrales Überwachungssystem