DE102007020235A1

DE102007020235A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Anstellung eines Solarmoduls

Info

Publication number: DE102007020235A1
Application number: DE102007020235A
Authority: DE
Inventors: Gido Genschorek
Original assignee: Haticon GmbH
Current assignee: Haticon GmbH
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2008-11-06
Anticipated expiration: 2027-04-24
Also published as: DE102007020235B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur veränderbaren Anstellung eines Solarmoduls, bestehend aus einem Rahmen (1), in dem ein Solarmodul (6) fixiert oder schwenkbar angeordnet ist und der selbst um eine Hauptachse (4) am Gestell (2) schwenkbar ist, wobei die Schwenkbewegung des Rahmens (1) durch einen Antrieb (8) initiierbar ist, wobei am Rahmen (1) im Bereich von von der Schwenkachse (4) entfernt liegenden äußeren Rahmenabschnitten beidseitig von der Schwenkachse (4) Befestigungsmittel (9, 10) für ein Verstellband (5) angeordnet sind, das über die Befestigungsmittel (9, 10) mit dem Rahmen (1) verbundene Verstellband (5) über mindestens eine im unterhalb des Rahmens (1) liegenden Bereich befindlichen Antriebsrolle (7), die mit dem motorischen Antrieb (8) getriebetechnisch verbunden ist, geführt ist und ein Mittel zum Längenausgleich für mindestens einen der beidseitig von der Antriebsrolle (7) befindlichen Verstellbandabschnitte (5.1, 5.2) vorhanden ist (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Veränderung des Anstellwinkels eines Solarmodul- oder Solarkollektorträgers gegenüber einer Ebene, insbesondere der Aufstellebene.
Sowohl unter dem Gesichtspunkt einer maximalen Nutzung der Sonnenenergie zur Stromerzeugung (Photovoltaik) oder zur Erwärmung von flüssigen Medien (Kollektor) als auch unter dem Gesichtspunkt der Gewährleistung der Standfestigkeit bei außergewöhnlichen Belastungen (Wind, Schnee) ist eine Veränderung der Stellung der Solarmodulträger und damit der Veränderung des Anstellwinkels zweckmäßig und notwendig.
Aus der DE 299 20 735 U1 ist eine kardanische Aufhängung der Solarmodulträgerrahmen bekannt, ohne das hier im einzelnen beschrieben wird, mit welchen Mitteln die Bewegung in 3 Ebenen realisiert werden soll.
Eine technische Lösung zur synchronen Verstellung mehrerer hintereinander auf jeweils eigenen Stützpfeilern angeordneten Solarmodulträgerrahmen ist in der WO 00/63625 offenbart. Die Schwenkbewegung auf Solarmodulträgerrahmen bzw. der Solarpanele um die Nord-Süd-Achse wird von einem Linearmotor neben den Stützpfeilern angeordnet realisiert, in dem dieser Linearmotor über eine Koppelstange mit einem starr mit den Rahmen verbundenen und zu diesem einen rechten Winkel einnehmenden Ausleger gelenkig verbunden ist. Die Koppelstange ist schwenkbar am Linearmotor angeordnet, so dass sie einer Veränderung der Lage des Gelenkpunktes zwischen Koppelstange und Ausleger im Raum folgen kann. Die Verbindung Ausleger/Rahmen erfolgt im Bereich der Drehachse, was von Nachteil ist, da sowohl die Trägheitskräfte als auch Wind- und Schneelasten gerade in diesem Bereich über einen großen Lastarm wirken und so große belastungsabhängige Verstellmomente kompensiert werden müssen.
Bei dem nachführbaren Gestell für Solarmodule nach DE 20 2006 003 476.5 ist am Gestellfuß ein Antrieb aus einem Elektrozylinder und einem Lineargleitlager vorgesehen, wobei zwischen dem Lineargleitlager und einem schwenkbaren Rahmengestell der Solarmodule eine Schwenkstange angeordnet ist. Der Angriffspunkt der Schwenkstange am Rahmengestell ist entfernt von deren Schwenkachse angeordnet, was zu einer günstigeren Kräftekompensation führt.
Ferner ist aus der DE 20 2006 016 138.4 ein windlastabhängig einstellbarer Solarmodulträger bekannt, der ebenfalls in 3 Ebenen verstellbar ist, wobei die Mittel zur Verstellung um die Nord-Süd-Achse (Hauptachse) in dieser Achse angreifen und über eine Stelleinheit verfügen, die windlastabhängig ein Durchschwenken des Modulträgerrahmens bewirken.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Veränderung des Anstellwinkels des Solarmodulträgerrahmens oder des Solarmoduls gegenüber einer Ebene, insbesondere der Aufstellebene durch möglichst geringe Kräfte bzw. Momente bewirken zu können, wobei die eingesetzten Mittel wartungsarm oder wartungsfrei arbeiten sollen.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der Vorrichtungsansprüche 1 oder 5, ein Verfahren beschreibt Anspruch 18 und vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erste Vorrichtung zur veränderbaren Anstellung eines Solarmoduls bestehend aus einem Rahmen, in dem ein Solarmodul fixiert oder schwenkbar angeordnet ist und der selbst um eine Hauptachse am Gestell schwenkbar ist, wobei die Schwenkbewegung des Rahmens durch einen Antrieb initiierbar ist, sieht vor, dass am Rahmen im Bereich von von der Schwenkachse entfernt liegenden äußeren Rahmenabschnitten beidseitig von der Schwenkachse Befestigungsmittel für ein Verstellband angeordnet sind, das über die Befestigungsmittel mit dem Rahmen verbundene Verstellband über mindestens eine im unterhalb des Rahmens liegenden Bereich befindliche Antriebsrolle, die mit dem motorischen Antrieb getriebetechnisch verbunden ist, geführt ist und ein Mittel zum Längenausgleich für mindestens einen der beidseitig von der Antriebsrolle befindlichen Verstellbandabschnitte vorhanden ist.
Die Mittel zum Längenausgleich der Verstellbandabschnitte sind an den Befestigungsmitteln angeordnet oder in den Verstellbandabschnitten selbst.
Dabei kommen bevorzugt als Mittel zum Längenausgleich Federn und/oder auf die Bandabschnitte wirkende, sich am Rahmen oder am Gestell federbelastet abstützende Bandspanner zum Einsatz.
Eine zweite Vorrichtung zur veränderbaren Anstellung eines Solarmoduls sieht vor, dass am Rahmen im Bereich von von der Schwenkachse entfernt liegenden äußeren Rahmenabschnitten jeweils ein Befestigungsmittel für ein separates Verstellband angeordnet ist, jedes der beiden Verstellbänder mit jeweils einer in einem unterhalb des Rahmens befindlichen Antriebsrolle in Wirkungsverbindung steht und die Drehzahlen der Antriebsrollen beim Verstellen des Winkels der Anstellung so aufeinander abgestimmt sind, dass in jeder Phase der Rahmenbewegung die Verstellbänder eine Kraftwirkung auf den Rahmen haben. Der Rahmen wird so zwischen zwei Bändern festgehalten, die zur Verstellung der Anstellung separat verlängert bzw. verkürzt werden, aber koordiniert untereinander.
Dabei hat es sich ebenfalls als zweckmäßig erwiesen, wenn mindestens eines der Verstellbänder über Mittel zum Längenausgleich verfügt, vorzugsweise sich am Rahmen oder am Gestell federbelastet abstützende Bandspanner oder Federn im Band oder zwischen Band und Befestigung. Etwaige Abweichungen beim koordinierten Antrieb der jeweiligen Antriebsrollen lassen sich so einfach ausgleichen.
Weiterhin sieht eine vorteilhafte Ausführung vor, dass die Antriebsrollen am Gestell angeordnet sind, vorzugsweise an oder auf einem Querträger, der gegenüberliegende Gestellfüße miteinander verbindet. Gegenüber einer separat vom Gestell vorgenommenen Anordnung hat dies den Vorteil, dass die Einstellmechanismen exakt fixiert und vorab einstellbar sind.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen der Antriebsrolle und dem Verstellband bzw. den Antriebsrollen und den entsprechenden Verstellbändern Kraft- und/oder Formschluss besteht. In einer vorteilhaften Ausführung weisen die Verstellbänder mindestens im Kontaktbereich der Antriebsrollen beim Verstellen des Anstellwinkels in Bandlängsrichtung mindestens eine Lochreihe auf, in die Noppen der jeweiligen Antriebsrolle eingreifen.
Alternativ wird die Verbindung zwischen den Antriebsrollen und den Verstellbändern und der jeweiligen Antriebsrolle durch ineinandergreifende Zähne gebildet (Zahnband/Zahnrad) oder die Verstellbänder sind im Bereich der Antriebsrolle als Rollenkette ausgebildet und die Antriebsrollen sind jeweils ein Zahnkranz.
Eine weitere Ausführung sieht vor, dass die Verbindung zwischen den Antriebsrollen und Verstellbändern durch Reibschluss gebildet wird. Dieser kann veränderbar und vorzugsweise nach Abschluss der Verstellung des Rahmens auf einen Maximalwert einstellbar sein.
Die Vorrichtung soll an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Die in der 1 dargestellte Vorrichtung zur veränderbaren Anstellung eines Solarmoduls umfasst einen Rahmen 1, in dem ein Solarmodul 6 fixiert oder schwenkbar angeordnet ist. Der Rahmen 1 ist um eine Hauptachse 4 am Gestell 2 schwenkbar. Dazu sind am Rahmen 1 an von der Schwenkachse entfernt liegenden äußeren Rahmenabschnitten beidseitig von der Schwenkachse 4 Befestigungsmittel 9, 10 für ein Verstellband 5 angeordnet. Das über die Befestigungsmittel 9, 10 mit dem Rahmen 1 verbundene Verstellband 5 ist über eine unterhalb des Rahmens 1 angeordnete Antriebsrolle 7 geführt. Die Antriebsrolle 7 ist mit einem motorischen Antrieb 8 getriebetechnisch verbunden.
Da sich in Abhängigkeit von der Position des Rahmens 1 die benötigte Länge des Verstellbandes 5 ändert sind Mittel zum Längenausgleich für mindestens einen der beidseitig von der Antriebsrolle 7 befindlichen Verstellbandabschnitte 5.1, 5.2 vorhanden. Diese Verstellbandspanner 11, 12 sind in der dargestellten Ausführung in den Verstellbandabschnitten 5.1, 5.2 in Form von Federn angeordnet.
Die Funktionsweise beim Vergrößern des Anstellwinkels 0 ≤ α ≤ 90° ist dabei folgende:

a) der Verstellbandabschnitt 5.2 wird durch Bandzuführung infolge der Drehung der Antriebsrolle 7 verlängert und der so in seiner Länger verminderte Verstellbandabschnitt 5.1 erfährt eine Verlängerung durch das eingesetzte Mittel zum Längenausgleich (Feder 12) oder
b) der Verstellbandabschnitt 5.2 wird durch Bandzuführung infolge der Drehung der Antriebsrolle 7 und durch das hier eingesetzte Mittel zum Längenausgleich (Feder 11) verlängert und der dabei in seiner Länge verminderte Verstellbandabschnitt 5.1 erfährt eine Verlängerung durch das in diesem Abschnitt eingesetzte Mittel zum Längenausgleich (Feder 12) und
c) die Längenveränderung durch die Mittel zum Längenausgleich erfolgt so, dass die notwendige Wirkverbindung zwischen Antriebsrolle 7 und Verstellband 5 erhalten bleibt.

Diese Arbeitsweise vollzieht sich bei der Verkleinerung des Anstellwinkels α umgekehrt.
Als Verstellband 5 ist ein Stahlband vorgesehen, das mindestens im Kontaktbereich der Antriebsrolle 7 beim Verstellen des Anstellwinkels in Bandlängsrichtung eine Lochreihe aufweist, in die Noppen der Antriebsrolle 7 eingreifen.
Die vorgeschlagene Vorrichtung zur Veränderung des Anstellwinkels des Solarmodulträgerrahmens oder des Solarmoduls gegenüber einer Ebene, insbesondere der Aufstellebene 3 lässt sich durch geringe Kräfte bzw. Momente betreiben, gewährleistet eine hohe Lagestabilität bei außergewöhnlichen Belastungen, erreicht eine exakte Einstellung des Anstellwinkels und arbeitet wartungsarm oder wartungsfrei.

1: Rahmen
1.1: oberer
1.2: unterer
2: Gestell
3: Aufstellebene
4: Schwenkachse
5: Verstellband (vorzugsweise Stahl)
5.1: Verstellbandabschnitt oder Verstellband
5.2: Verstellbandabschnitt oder Verstellband
6: Solarmodul/Solarpanel
7: Antriebsrolle
7.1: Antriebsrolle
7.2: Antriebsrolle
8: Antrieb
9: Befestigungsmittel für das Verstellband
10: Befestigungsmittel für das Verstellband
11: Verstellbandspanner/Mittel zum Längenausgleich
12: Verstellbandspanner/Mittel zum Längenausgleich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 29920735 U1 [0003]
- WO 00/63625 [0004]
- DE 202006003476 [0005]
- DE 202006016138 [0006]

Claims

Vorrichtung zur veränderbaren Anstellung eines Solarmoduls bestehend aus einem Rahmen (1), in dem ein Solarmodul (6) fixiert oder schwenkbar angeordnet ist und der selbst um eine Hauptachse (4) am Gestell (2) schwenkbar ist, wobei die Schwenkbewegung des Rahmens (1) durch einen Antrieb (8) initiierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Rahmen (1) im Bereich von von der Schwenkachse (4) entfernt liegenden äußeren Rahmenabschnitten beidseitig von der Schwenkachse (4) Befestigungsmittel (9, 10) für ein Verstellband (5) angeordnet sind, das über die Befestigungsmittel (9, 10) mit dem Rahmen (1) verbundene Verstellband (5) über mindestens eine im unterhalb des Rahmens (1) liegenden Bereich befindlichen Antriebsrolle (7), die mit dem motorischen Antrieb (8) getriebetechnisch verbunden ist, geführt ist und ein Mittel zum Längenausgleich für mindestens einen der beidseitig von der Antriebsrolle (7) befindlichen Verstellbandabschnitte (5.1, 5.2) vorhanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Längenausgleich der Verstellbandabschnitte (5.1, 5.2) an den Befestigungsmitteln (9, 10) angeordnet sind oder in den Verstellbandabschnitten (5.1, 5.2) selbst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Längenausgleich Federn (11, 12) sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Längenausgleich der Verstellbandabschnitte (5.1, 5.2) auf die Bandabschnitte (5.1, 5.2) wirkende, sich am Rahmen (1) oder am Gestell (2) federbelastet abstützende Bandspanner sind.
Vorrichtung zur veränderbaren Anstellung eines Solarmoduls bestehend aus einem Rahmen (1), in dem ein Solarmodul fixiert oder schwenkbar angeordnet ist und der selbst um eine Hauptachse (4) am Gestell (2) schwenkbar ist, wobei die Schwenkbewegung des Rahmens (1) durch einen Antrieb (8) initiierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Rahmen (1) im Bereich von von der Schwenkachse (4) entfernt liegenden äußeren Rahmenabschnitten jeweils ein Befestigungsmittel (9 oder 10) für eines der Verstellbänder (5.1, 5.2) angeordnet ist, jedes der beiden Verstellbänder (5.1, 5.2) mit einer im Bereich unterhalb des Rahmens (1) befindlichen Antriebsrolle (7.1 oder 7.2) in Wirkungsverbindung steht und die Drehzahlen der Antriebsrollen (7.1, 7.2) beim Verstellen des Winkels der Anstellung so aufeinander abgestimmt sind, dass in jeder Phase der Rahmenbewegung die Verstellbänder (5.1, 5.2) eine Kraftwirkung auf den Rahmen (1) haben.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellbänder (5.1, 5.2) über Mittel zum Längenausgleich verfügen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Längenausgleich der Verstellbänder (5.1, 5.2) auf die Bänder (5.1, 5.2) wirkende, sich am Rahmen (1) oder am Gestell (2) federbelastet abstützende Bandspanner sind, oder Federn (11, 12) sind.
Vorrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsrollen (7, 7.1, 7.2) am Gestell (2) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsrollen (7, 7.1, 7.2) an einen Querträger (2.1), der gegenüberliegende Gestellfüße miteinander verbindet, angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (9, 10) am oberen und unteren Rahmenteil (1.1, 1.2) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebsrolle (7) und dem Verstellband (5) und den Antriebsrollen (7.1, 7.2) und den entsprechenden Verstellbändern (5.1, 5.2) Kraft- und/oder Formschluss besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellbänder (5, 5.1, 5.2) mindestens im Kontaktbereich der Antriebsrollen (7, 7.1, 7.2) beim Verstellen des Anstellwinkels in Bandlängsrichtung mindestens eine Lochreihe aufweisen, in die Noppen der jeweiligen Antriebsrolle (7, 7.1, 7.2) eingreifen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Verstellband (5) und der Antriebsrolle (7) und entsprechend zwischen den Verstellbändern (5.1, 5.2) und der jeweiligen Antriebsrolle (7.1, 7.2) durch ineinandergreifende Zähne gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellbänder (5, 5.1, 5.2) im Bereich der Antriebsrolle als Rollenkette ausgebildet ist und die Antriebsrollen (7, 7.1, 7.2) jeweils ein Zahnkranz sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den Antriebsrollen (7, 7.1, 7.2) und den Verstellbändern (5, 5.1, 5.2) Reibschluss ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibschluss veränderbar ist, vorzugsweise nach Abschluss der Verstellung des Rahmens (1) auf einen Maximalwert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellbänder (5, 5.1, 5.2) jeweils ein Stahlband sind.
Verfahren zur Verstellung der Anstellung eines Solarmodul- oder Solarkollektorträgers bestehend aus einem Rahmen (1), in dem ein Solarmodul fixiert oder schwenkbar angeordnet ist und der selbst um eine Hauptachse (4) am Gestell (2) schwenkbar ist, wobei die Schwenkbewegung des Rahmens (1) durch einen Antrieb (8) imitierbar ist, der über ein Verstellband (5) auf den Rahmen (1) im Bereich von der Schwenkachse (4) entfernt liegenden äußeren Rahmenabschnitten beidseitig von der Schwenkachse (4) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vergrößern des Anstellwinkels 0 ≤ α ≤ 90 a) der Verstellbandabschnitt (5.2) durch Bandzuführung infolge der Drehung der Antriebsrolle (7) verlängert wird und der so in seiner Länger verminderte Verstellbandabschnitt (5.1) eine Verlängerung durch ein eingesetzte Mittel zum Längenausgleich erfährt oder b) der Verstellbandabschnitt (5.2) durch Bandzuführung infolge der Drehung der Antriebsrolle (7) und durch ein hier eingesetztes Mittel zum Längenausgleich verlängert wird und der so in seiner Länge verminderte Verstellbandabschnitt (5.1) eine Verlängerung durch ein in diesem Abschnitt eingesetztes Mittel zum Längenausgleich erfährt und c) die Längenveränderung durch die Mittel zum Längenausgleich so erfolgt, dass die notwendige Wirkverbindung zwischen Antriebsrolle (7) und Verstellband (5) erhalten bleibt.