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Die Erfindung betrifft ein materialsparsames, wiederverwendbares Stapel-Halterungssystem zur Lagerung und zum Transport von gerahmten photovoltaischen oder solarthermischen Flachmodulen.
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Hintergrund:
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Globaler Klimawandel, knapper werdende fossile Energieressourcen und steigende Energiepreise haben die Nutzung regenerativer Energien in den vergangenen Jahren energiepolitisch und wirtschaftlich immer bedeutsamer werden lassen.
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Im Bereich der Sonnenenergienutzung zum Beispiel sind sehr leistungsfähige Industrien entstanden. Photovoltaik-Module oder auch solarthermische Flachkollektoren werden heute überwiegend automatisiert unter Einsatz von Fertigungsrobotern als Massenartikel hergestellt.
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Es gelten hier und heute grundsätzlich dieselben Rationalisierungsgebote wie wir sie z. B. schon seit langem in der Automobilindustrie beobachten.
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Im selben Maße wie für alle vorangehenden Einzelschritte des Fertigungsprozesses gilt dies auch für den abschließenden Schritt, bei dem die Endprodukte zu lager-, verlade- und transportfähigen Stapeln zusammengefasst werden.
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Sah man in der Frage nach den Methoden der Modulstapelung früher eher ein Problem, das sich für den Transport vom Hersteller zum Kunden stellte und auf verpackungstechnischem Wege zu lösen war, so erfordert heute eine konsequent rationalisierte Fertigung die Rückverlagerung des Stapelungsprozesses bzw. der Stapelungsvorbereitung vom Verpackungslager in die Endfertigungshalle.
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In der Endphase der Solarmodulfertigung werden die Module mit ihrer Rahmung verklebt. Der Klebeprozess beinhaltet nach einer kurzen sog. „Haltephase”, bei der ein gewisser Anpressdruck ausgeübt wird, eine sog. „Aushärtungsphase”, die sich über einen längeren Zeitraum erstreckt.
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Grundsätzlich sind für die Lagerung und den Transport von Photovoltaik-Modulen oder solarthermischen Flachkollektoren zwei Formen der Stapelung möglich und gebräuchlich: die Stapelung in horizontaler und in vertikaler Position.
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Bei der horizontalen Stapelung kann die Nutzungsseite der Module entweder nach oben („sunny side up”) oder nach unten gerichtet („sunny side down”) angeordnet sein.
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Bei der vertikalen Stapelung können die – in aller Regel länglich-rechteckig geformten – Module entweder mit der längeren Seite in vertikaler Richtung (hochkant) oder mit der kürzeren Seite in vertikaler Richtung positioniert sein.
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Welche Form der Stapelung im Einzelfall zu bevorzugen ist, kann von verschiedenen Faktoren abhängen wie z. B. von Größe, Gewicht und Format der Module, den Abmessungen der einzusetzenden Paletten, der Beschaffenheit der Flurförder- und Lagerungstechnik im Herstellerbetrieb oder auch der bestmöglichen Ladehöhenausnutzung der Transportfahrzeuge.
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Es war ein wesentliches Ziel der Erfindung, ein einheitliches, material-sparsames und über möglichst viele Lagerungs- und Transportzyklen wieder verwendbares Halterungssystem zu schaffen, welches gleichermaßen für die horizontalen wie für die vertikalen Stapelungsformen anwendbar ist.
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Darüber hinaus waren folgende Anforderungen zu erfüllen:
- – Die einzelnen Elemente des wieder verwendbaren Halterungssystems sollten als möglichst kleinteilige, handliche und leichte Formteile gestaltet sein, um ihre Rücklieferung vom Kunden an den Hersteller nicht zu erschweren.
- – Die Formteile sollten hoch belastbar sein, denn zumindest bei der horizontalen Stapelung muss die Gesamtlast der übereinander gestapelten Module vom Halterungssystem aufgenommen und auf die Palette abgetragen werden.
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Die einzelnen Formteile des Halterungssystems sollten zeitlich nicht erst im Zuge des eigentlichen Stapelungsprozesses, sondern noch vor der eigentlichen Stapelung an die Rahmen der einzelnen Module durch seitliches Aufstecken angebracht werden. Eine Arretierungsvorrichtung soll dafür sorgen, dass die aufgesteckten Formteile auch bei einem Anheben des Moduls, bei einem Kippen des Moduls von horizontaler in vertikale Position oder bei einem Wenden des Moduls um 180° sich nicht vom Rahmen lösen sondern mit diesem verbunden bleiben.
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Aus diesen Anforderungen ergab sich das Konzept eines Halterungssystems zur horizontalen oder vertikalen Stapelung von photovoltaischen oder solarthermischen Flachmodulen, welches sich aus einzelnen im Spritzguss-Verfahren hergestellten Formteilen aus Kunststoff zusammensetzt, die durch mechanische Verzahnung untereinander sowie durch Arretierung an den Modulrahmen zu stabilen vertikalen Säulen oder horizontalen Schienen verbindbar sind.
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Stand der Technik:
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Vielerorts werden Solarmodule für den Transport zum Kunden noch immer einzeln mit herkömmlichen Einwegverpackungen aus Karton umhüllt. Oft sind diese zusätzlich zum Schutz der Ecken und Kanten mit entsprechend geformten Einweg-Elementen aus Karton, Pressspan oder Hartschaumstoff ausgerüstet. Die einzeln verpackten Module werden mit Spannbändern zu Stapeln gebündelt und mit der Trägerpalette verzurrt. Vom Empfänger werden die Module ausgepackt. Der anfallende umfangreiche Verpackungsmüll muss fachgerecht entsorgt werden.
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EP 1617485 (A1) offenbart ein demgegenüber fortschrittliches und wieder verwendbares modulares Stecksystem zur sicheren Lagerung von horizontal gestapelten Photovoltaik-Modulen beim Transport, wobei das System ausschließlich aus einzelnen vertikal angeordneten, lastabtragenden Säuen gebildet ist, die jeweils aus Formteilgliedern bestehen, die übereinander angeordnet und ineinander gesteckt die jeweilige Säule bilden, wobei jedes dieser Formteilglieder auf der Seite, die zu dem zu tragenden Photovoltaik-Modul hin gerichtet ist, mit einem lastaufnehmenden Tragprofil als Auflagevorrichtung für das Photovoltaik-Modul, oberseitig bzw. unterseitig mit einem oder mehreren Zapfen oder einer Feder und unterseitig bzw. oberseitig mit einem oder mehreren offenen Hohlräumen zur passgenauen Aufnahme der/des Zapfens oder mit einer Nut zur Aufnahme der Feder ausgestattet ist. Von seiner Zielsetzung und seinen Konstruktionsmerkmalen her ist dieses System ausschließlich für eine Stapelung von Photovoltaikmodulen in horizontaler Position geeignet. Das System kann nur im Zuge des eigentlichen Stapelungsprozesses angebracht werden, denn es bedingt, dass das einzelne gerahmte Photovoltaik-Modul auf die Tragprofile der stapelfertig exakt positionierten Formteilglieder von oben aufgelegt bzw. eingehängt wird. Ein seitliches Aufstecken der einzelnen Formteilglieder auf das einzelne gerahmte Modul noch vor dem eigentlichen Stapelungsprozess, d. h. noch in der Endphase der Modulfertigung (Aushärtungsphase des Rahmenklebstoffs) ist konstruktionsbedingt nicht möglich. Da keine Arretierung am Modulrahmen gegeben ist, würden sich die systembildenden Formteilglieder bei einem Anheben, Kippen oder Wenden des Moduls vom Modulrahmen lösen bzw. von diesem abfallen. Somit erfüllt
EP 1617485 (A1) auch nicht die Voraussetzung zur vertikalen Stapelung von gerahmten Solarmodulen.
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Die Erfindung soll es ermöglichen, die Module noch in dieser Aushärtungsphase stapelfähig zu machen, indem sie bereits jetzt mit den Elementen eines Stapel-Halterungssystems bestückt werden, welches nicht nur eine rationelle Lagerung der Modulstapel im Herstellerbetrieb sondern – ohne aufwendige zusätzliche Verpackungsmaßnahmen – auch eine problemlose Verladung auf das Transportmittel und einen sicheren Transport zum Kunden gewährleistet.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße System:
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Das System besteht aus einzelnen Formteilen, die durch mechanische Verzahnung untereinander und durch arretierende Verbindung mit den Rahmen der Module stabile und transportsichere Säulen bzw. Schienen bilden.
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Ein herausragendes Merkmal des erfindungsgemäßen Systems ist, dass es gleichermaßen zur vertikalen wie zur horizontalen Stapelung von gerahmten photovoltaischen oder solarthermischen Flachmodulen geeignet ist.
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Es wurde gefunden, dass ein sehr materialsparsames und über viele Gebrauchszyklen wieder verwendbares Halterungssystem sowohl für horizontal als auch für vertikal zu stapelnde gerahmte photovoltaische oder solarthermische Solarmodule geschaffen werden kann, wenn dieses aus einheitlich geformten, durch mechanische Verzahnung untereinander und durch Arretierung am Modulrahmen zu stabilen vertikalen Säulen oder horizontalen Schienen verbindbaren Formteilen besteht, die folgende erfindungsrelevanten Hauptmerkmale aufweisen:
- – Die Formteile verfügen (in „stehender Position” betrachtet) über eine profilstabilisierte Vertikalwandung, die als ein- oder beidseitig geschlossenes oder als offenes, vorzugsweise mäanderartig gestaltetes Profil ausgebildet ist.
- – Die Vertikalwandung ist mindestens auf einem ihrer beiden horizontalen Abschlüsse mit einem oder mehreren federnden Finger(n) mit jeweils einer Arretierungsvorrichtung zum Einrasten in das Profil des Modulrahmens ausgestattet.
- – Auf einem ihrer beiden horizontalen Abschlüsse ist die Vertikalwandung außerdem mit einer Zahnreihe oder einer Reihe von Zahn-Eingrifföffnungen für die mechanischen Verzahnung mit dem benachbarten Formteil ausgestattet.
- – Auf dem anderen ihrer beiden horizontalen Abschlüsse ist die Vertikalwandung mit einer Auflagefläche für die Aufnahme der Vorderseite des Modulrahmens sowie mit einer Reihe von Zahn-Eingrifföffnungen oder einer Zahnreihe für die mechanische Verzahnung mit dem benachbarten Formteil sowie optional ebenfalls mit einem oder mehreren federnden Fingern(n) mit jeweils einer Arretierungsvorrichtung zum Einrasten in das Profil des Modulrahmens ausgestattet.
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Des Weiteren kennzeichnen folgende fakultative oder sekundäre Merkmale die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halterungssystems:
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Anordnung der konstruktiven Komponenten:
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Ist eine horizontale Stapelung der Solarmodule mit der Nutzungsseite nach oben („sunny side up”) vorgesehen, so sind der oder die obligatorischen federnden Finger mit Arretierungsvorrichtung sowie die Reihe von Zahn-Eingrifföffnungen am unteren horizontalen Abschluss jedes Formteils angeordnet, während die Auflagefläche für die Aufnahme der Vorderseite des Modulrahmens („sunny side) – optional mit zusätzlichem(n) Arretierungsfinger(n) ausgestattet – sowie die Zahnreihe für die mechanische Verzahnung mit dem benachbarten Formteil am oberen horizontalen Abschluss jedes Formteils angeordnet sind.
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Ist eine horizontale Stapelung der Solarmodule mit der Nutzungsseite nach unten („sunny side down”) vorgesehen, so sind die Auflageflächen für die Aufnahme der Vorderseite des Modulrahmens – optional mit zusätzlichem(n) Arretierungsfinger(n) ausgestattet – sowie die Reihe von Zahn-Eingrifföffnungen am unteren horizontalen Abschluss jedes Formteils angeordnet, während der oder die obligatorischen, federnden Finger mit Arretierungsvorrichtung sowie die Zahnreihe für die mechanische Verzahnung mit dem benachbarten Formteil am oberen horizontalen Abschluss jedes Formteils angeordnet sind.
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Ist eine vertikale Stapelung der Solarmodule vorgesehen, können dieselben Formteile verwendet werden, die für die horizontale „sunny side up”-Stapelung oder die „sunny side down”-Stapelung konzipiert sind.
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Formgebung der Formteile:
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Die Formteile des erfindungsgemäßen Halterungssystems können als rechtwinklige Eckteile ausgebildet sein. In diesem Fall umfassen die Formteile nach seitlichem Aufstecken die Ecken des Modulrahmens. Sie weisen an den dafür vorgesehenen horizontalen Abschlüssen z. B. einen diagonal gerichteten oder zwei rechtwinklig angeordnete federnde Finger mit Arretierungsdorn auf, welche jeweils direkt in die Ecke bzw. in den Eckbereich des Modulrahmens einrasten.
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In der Ausführung mit nur einem Finger ist der am Fingerende befindliche Arretierungsdorn auf seiner zum Modulrahmen hin gerichteten Fläche rechtwinklig-eckig ausgebildet, denn er greift unmittelbar in die innere Ecke des Rahmenprofils.
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In der Ausführung mit zwei federnden Fingern rasten die an deren Enden befindlichen Arretierungsdorne in die geradlinigen Innenkanten des Rahmenprofils in der Nähe der Ecke ein und sind deshalb geradlinig vertikal abgekantet. Um ein widerstandsloses Gleiten jedes Dorns über die rückseitige Oberfläche des Modulrahmens bei gleichzeitigem Aufbau von Biegespannung des Fingers bis zum Einrasten – und Zurückschnellen des Fingers in die ursprüngliche, spannungsfreie Lage – zu gewährleisten, sind die Arretierungsdorne im Bereich ihrer Gleit-Kontaktfläche mit einer Verjüngung zur „Fingerspitze” hin abgeschrägt gestaltet.
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Die Formteile des erfindungsgemäßen Halterungssystems können ebenso als längliche Teile ausgebildet sein. In diesem Fall greifen die Formteile zwecks Arretierung an gewünschter Stelle in die Seiten der Modulrahmen. Sie sind vorzugsweise mit zwei federnden Fingern auf dem dafür vorgesehenen horizontalen Abschluss ausgestattet. Die Finger weisen jeweils einen geradlinig abgekanteten und nach der Spitze hin abgeschrägten Arretierungsdorn auf.
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Die Frage, ob die Ecken-Version oder die längliche Seitenversion oder ggf. auch eine Kombination von beiden anzuwenden ist, ist nicht allein eine materialökonomische Frage. Sie hängt auch vom Format und vom Gewicht der zu halternden photovoltaischen oder solarthermischen Module ab. Versuche mit Solarmodulen in handelsüblichen Standard-Abmessungen haben gezeigt, dass sich nach Aufstecken von viereckförmigen Halterungs-Formteilen an die Ecken jedes Modulrahmens sehr transportstabile Stapel mit bis zu 30 Modulen bei vertikaler Stapelung und bis zu 50 Modulen bei horizontaler Stapelung herstellen lassen. Bei sehr langformatigen Sondermodulen kann sich das zusätzliche Anbringen von zwei länglichen Systemformteilen an die langen Seiten jedes Modulrahmens empfehlen, um – bei horizontaler Stapelung – ein unerwünschtes Durchbiegen der Module zu verhindern.
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Die Frage, ob Formteile eingesetzt werden sollen, bei denen der oder die Arretierungsfinger nur auf einer horizontalen Ebene angebracht sind, oder solche, die auf beiden horizontalen Ebenen Arretierungsfinger aufweisen, hängt im wesentlichen von der Formgebung des jeweiligen Modulrahmenprofils ab. In nahezu allen Fällen reicht für einen sicheren Halt der Formteile an den Modulrahmen die Ausrüstung des Formteils mit einem oder zwei Arretierungsfingern auf nur einer horizontalen Ebene aus. Diese Ausführung ist vorzugsweise einzusetzen.
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Formgebung der Vertikalwandung:
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Als weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Halterungssystems ist die profilierte Vertikalwandung der einzelnen Formteile als ein- oder beidseitig geschlossenes Profil oder als „offenes” Profil ausgestaltet. Wegen des geringeren Materialbedarfs ist hierbei die offene Profilform zu bevorzugen. Um das Halterungssystem ausreichend gegen die Einwirkung – insbesondere beim Straßentransport auftretender – dynamischer Schub- und Scherkräfte zu sichern, ist das Profil der Vertikalwandung vorteilhaft mäanderartig ausgestaltet, wobei der Mäander als kurvenförmiges Profil, also z. B. mit runder oder ovaler Schlängelung oder als Profil mit eckigem Verlauf ausgebildet sein kann, beispielsweise mit viereckigrechtwinkligem, trapezförmigem oder parallelogrammförmigem Verlauf. Alle derartigen Profilformen haben die Eigenschaft, dass sie vertikale Schächte bilden, die sich für die mechanische Verzahnung mit dem benachbarten Formteil anbieten. Zur Erhöhung der Verwindungssteifigkeit der profilierten Vertikalwandung kann diese durch einen oder mehrere Horizontalstege – zum Beispiel einen auf halber Höhe des Formteils angeordneten Horizontalsteg – zusätzlich stabilisiert werden.
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Horizontaler Abschluss mit Zahnreihe
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Die profilierte Vertikalwandung jedes Formteils ist auf einer seiner beiden horizontalen Ebenen durch einen Steg bzw. eine Platte abgeschlossen, welche die Öffnungen des Profils komplett abdeckt. Auf dieser Abschlussplatte ist eine Reihe von Zähnen angeordnet, die dem Eingriff in die Profil-Eingrifföffnungen des jeweils benachbarten Formteils dienen. Position und Formgebung der Zähne sind dabei auf die Form der Vertikalwandung dergestalt abgestimmt, dass die Zähne entweder die Form der vertikalen Schächte nachvollziehen (z. B. rundlich, oval, rechteckig, trapezförmig oder parallelogrammförmig) oder dass die Zähne als drei- oder mehrflügelige bzw. sternförmige Zapfen gestaltet sind, die passgenau in die Zahn-Eingrifföffnungen des benachbarten Formteils greifen. Um ein leichtes Gleiten der Zähne in die Zahn-Eingrifföffnungen sicherzustellen, sind die Zähne in ihrem Endbereich allseitig verjüngend abgeschrägt.
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Horizontaler Abschluss mit Zahn-Eingrifföffnungen
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Auf der anderen horizontalen Ebene der profilierten Vertikalwandung ist jedes Formteil nur partiell abgedeckt und lässt in entsprechender Zahl Öffnungen frei, die für das Eingreifen der Zähne des benachbarten Formteils vorgesehen sind. Position und Formgebung der Zahn-Eingrifföffnungen sind dabei auf die Form der Vertikalwandung dergestalt abgestimmt, dass die Zähne die Form der darunter befindlichen vertikalen Schächte exakt nachvollziehen (z. B. rundlich, oval, rechteckig, trapezförmig oder parallelogrammförmig).
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Anpassungsrippen im Zahn-Eingriffbereich
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Für einen sicheren und passgenauen, „spielfreien” Sitz der Zähne im Zahn-Eingriffbereich ist es von Vorteil, wenn das horizontale Außenmaß jedes Zahnes bei gleicher Form etwas kleiner ist als das horizontale Innenmaß des zuzuordnenden Vertikalschachtes beim benachbarten Formteil. Diese Differenz wird dadurch ausgeglichen, dass der Zahn-Eingriffbereich jedes für die Verzahnung vorgesehenen Vertikalschachtes mit zwei oder mehreren horizontalen Rippen versehen ist, welche einen passgenauen, spielfreien Sitz der Zähne gewährleisten.
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Aussparungen zum Anlegen von Spannbändern
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Die Zahnreihen- und dementsprechend auch die Zahneingrifföffnungen auf der anderen horizontalen Ebene der Formteile sind durch Aussparungen („Zahnlücken”) unterbrochen, welche das Anlegen von Spannbändern zur Transportsicherung des Modulstapels nach vollzogenem Stapelungsvorgang ermöglichen. Bei eckförmigen Halterungsformteilen zum Aufstecken auf die Ecken der Module befindet sich diese Aussparung unmittelbar im Eckbereich, sodass der Modulstapel kreuzweise diagonal oder parallel zu den Seiten des Modulstapels verspannbar ist. Bei länglichen Formteilen zum Aufstecken auf die Seiten der Module befindet sich die Aussparung jeweils in der Mitte des Formteils.
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Auflageflächen für die Vorderseite des Modulrahmens
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Auf einer der beiden horizontalen Ebenen der Formteile sind horizontale Stege oder die Eckbereiche schließende Platten bzw. sog. „Auflageschuhe” vorgesehen, die der Aufnahme der Vorderseite („sunny side”) des Modulrahmens dienen. Sie bilden auf der dem Modul zugekehrten Seite eine Verlängerung des mit Zähnen bestückten oder mit Zahn-Eingrifföffnungen versehenen horizontalen Profilabschlusses.
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Zur Erhöhung der statischen und dynamischen Belastbarkeit der horizontalen Abschlüsse der Formteile insbesondere in den Kontaktbereichen mit dem Modulrahmen sind diese Auflageflächen vorzugsweise mit flachen Rippen verstärkt.
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Wie zuvor beschrieben, können die der Aufnahme der „sunny side” des Modulrahmens dienenden horizontalen Stege bzw. Platten optional mit einem oder mehreren Arretierungsfingern ausgestattet sein.
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Auflagefläche mit federndem Finger und Arretierungsdorn
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Auf der anderen horizontalen Ebene des Formteils bildet der horizontale Abschluss auf der dem Modul zugekehrten Seite ebenfalls eine stegförmige und/oder den Eckbereich schließende horizontale Auflagefläche, an die sich jeweils der oder die obligatorischen, federnden Finger mit Arretierungsdorn anschließen. Diese dienen der Aufnahme und Arretierung des Formteils am Modulrahmen auf dessen Rückseite. Auch diese Auflageflächen und federnden Finger sind vorzugsweise mit flachen Rippen verstärkt
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Ausführung der Formteile/Lebensdauer/Recycling
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Die das erfindungsgemäße Halterungssystem bildenden Formteile sind als Kunststoffspritzgussteile, vorzugsweise aus Polypropylen ausgeführt. Die Formteile sind als wiederverwendbare Teile mit ca. 20 Umläufen ausgelegt. Danach werden sie dem Recycling zugeführt.
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Zeichnungen
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Die Zeichnungen sollen das erfindungsgemäße Halterungssystem anhand verschiedener Ausführungsbeispiele und Detaildarstellungen veranschaulichen. Es zeigt
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1 ein Formteil des Halterungssystems in perspektivischer Ansicht, schräg von oben betrachtet,
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2 ein Formteil des Halterungssystems in perspektivischer Ansicht, schräg von unten betrachtet,
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3 einen Schnitt durch ein Formteil, aufgesteckt auf einen Modulrahmen in Position „sunny side up”,
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4 einen Schnitt durch ein Formteil aufgesteckt in der Position „sunny side down,
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5 eine perspektivische Ansicht eines als Eckteil ausgebildeten Formteils,
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6 eine perspektivische Ansicht eines als längliches Seitenteil ausgebildeten Formteils,
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7 verschiedene Ausführungsformen für die Formgebung der profilierten Vertikalwandung eines Formteils,
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8 analog zu 7 verschiedene Ausführungsformen der Zahn-Eingrifföffnungen am horizontalen Abschluss eines Formteils,
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9 analog zu 7 und 8 verschiedene Ausführungsformen der Zahnreihen am anderen horizontalen Abschluss eines Formteils,
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10 einen Detail-Schnitt durch den Zahn-Eingriff-Bereich eines Vertikalschachtes mit eingeführtem Zahn,
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11 eine Detaildarstellung eines federnden Fingers mit Arretierungsdorn und
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12 eine Ansicht eines horizontal und eines vertikal gestapelten Modulstapels.
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Das in 1 und 2 dargestellte Formteil 1 ist als sog. „Eckteil” ausgebildet, welches in die Ecke eines Modulrahmens eingreifen soll. Das Formteil verfügt über eine als offenes, mit eckigem (im hier gezeigten Falle parallelogrammförmigem) Mäanderverlauf profilierte Vertikalwandung 2. Die Vertikalwandung 2 ist auf halber Höhe durch einen horizontalen Steg 18 verstärkt Auf einem der beiden horizontalen Abschlüsse 3 ist die Vertikalwandung komplett geschlossen und mit einer Auflageplatte 5 für die Aufnahme der Vorderseite des Modulrahmens sowie einer Reihe von Zähnen 6 bestückt, die für die Verzahnung mit dem benachbarten Formteil vorgesehen ist. Die Auflageplatte 5 ist auf ihrer Kontaktfläche zum Modulrahmen hin mit flachen Rippen 7 verstärkt. Der andere horizontale Abschluss 8 ist nicht komplett geschlossen sondern weist Zahn-Eingrifföffnungen 9 auf, die für die Verzahnung mit dem benachbarten Formteil vorgesehen sind. Der durch diese Zahn-Eingrifföffnungen 9 unterbrochene horizontale Abschluss 8 setzt sich mit einem Auflagesteg 10 für die Aufnahme der Ecke des Modulrahmens auf dessen Rückseite sowie einem diagonal angeordneten federnden Finger 11 mit Arretierungsdorn 12 zum Einrasten in die Rückseite des Modulrahmens fort. Der Auflagesteg 10 sowie der federnde Finger 11 sind auf der dem Modulrahmen zugewandten Seite mit flachen Rippen 13 verstärkt.
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3 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Formteil 1, aufgesteckt auf die Ecke eines Modulrahmens 14 in der Position „sunny side up”, d. h. mit der solaren Nutzungsseite nach oben. In diesem Falle sind – wie auch in 1 und 2 dargestellt – der Auflagesteg 10 für die Aufnahme der Modulrahmen-Ecke auf deren Rückseite sowie der/die federnden Finger (11) mit Arretierungsdorn 12 auf der unteren horizontalen Ebene des Formteils 1 angeordnet. Die Auflageplatte 5 für die Aufnahme der Modulrahmen-Ecke auf der solaren Nutzungsseite („sunny side”) des Moduls sowie die Zähne 6 zur Verzahnung mit dem benachbarten Formteil sind dagegen am oberen horizontalen Abschluss 5 des Formteils 1 angeordnet. Das mit dieser Anordnung versehene Formteil 1 ist für die horizontale Stapelung von Solarmodulen in der Position „sunny side up” wie auch für die vertikale Stapelung von Solarmodulen geeignet.
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4 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Formteil 1, aufgesteckt auf die Ecke eines Modulrahmens 14 in der Position „sunny side down”, d. h. mit der solaren Nutzungsseite nach unten. In diesem Falle ist der Auflagesteg (10) für die Aufnahme der Modulrahmen-Ecke auf der solaren Nutzungsseite („sunny side”) des Moduls auf der unteren horizontalen Ebene des Moduls angeordnet. Die Auflageplatte 5 für die Aufnahme der Modulrahmen-Ecke auf deren Rückseite sowie der/die federnden Finger 11 mit Arretierungsdorn 12 sowie die Zähne 6 zur Verzahnung mit dem benachbarten Formteil sind am oberen horizontalen Abschluss 5 des Formteils 1 angeordnet. Das mit dieser Anordnung versehene Formteil 1 ist für die horizontale Stapelung von Solarmodulen in der Position „sunny side down” wie auch für die vertikale Stapelung von Solarmodulen geeignet.
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5 zeigt in perspektivischer Ansicht ein als Eckteil ausgebildetes erfindungsgemäßes Formteil 1, welches auf eine Rahmenecke des Solarmoduls aufgesteckt werden soll. Die Vertikalwandung 2 ist in diesem Fall als sich kurvenförmig schlängelndes Mäanderprofil ausgebildet. Die Zahn-Eingrifföffnungen 9 und die Zähne 6 zur Verzahnung mit dem benachbarten Formteil sind dementsprechend rundförmig gestaltet. Im gezeigten Beispiel ist das Formteil 1 auf beiden horizontalen Abschlüssen mit jeweils zwei federnden Fingern 11 mit Arretierungsdorn 12 ausgestattet, welche jeweils in unmittelbarer Nähe der Ecke des Modulrahmens in den Rahmen greifen.
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6 zeigt ein als längliches Seitenteil ausgebildetes Formteil 1, welches auf eine Rahmenseite des Solarmoduls aufgesteckt werden soll. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Formteil an einem der horizontalen Abschlüsse mit zwei federnden Fingern 11 mit Arretierungsdorn 12 ausgestattet, an dem anderen horizontalen Abschluss mit nur einem Arretierungsfinger 11, 12. Die Zahnreihe 6 ist in der Mitte unterbrochen, um das Anlegen eines Spannbandes zur Verspannung des Modulstapels mit der Palette zu ermöglichen.
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7 zeigt in Schnitt-Darstellung verschiedene Ausführungsbeispiele für die Formgebung der profilierten Vertikalwandung 2. Grundsätzlich möglich sind Profilausführungen als beidseitig geschlossene Vertikalwandung mit Innenstegen 2.1, als einseitig offene Vertikalwandung 2.2 oder als beidseitig offene mäanderartig profilierte Vertikalwandung mit kurvenförmigem oder eckigem Mäanderverlauf 2.3. Im Sinne einer Material- und Gewichtsminimierung der erfindungsgemäßen Formteile ist eine offene Profilgestaltung 2.3 mit kurvenförmigem oder eckigem Mäanderverlauf zu bevorzugen.
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8 zeigt – in Anlehnung an die in 7 gezeigten Varianten – entsprechende Ausführungsbeispiele für die Formgebung der Zahn-Eingrifföffnungen an einem der beiden horizontalen Abschlüsse des erfindungsgemäßen Formteils. Die Ausführungsvarianten 9.1, 9.2 und 9.3 sind jeweils auf die in 7 gezeigten Varianten der vertikalen Profilgestaltung abgestimmt.
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9 zeigt – in Anlehnung an die in 7 und 8 gezeigten Varianten – entsprechende Ausführungsbeispiele für die Formgebung der am anderen der beiden horizontalen Abschlüsse angeordneten Zähne 6.1, 6.2, 6.3. Die Form der Zähne kann hierbei entweder so gestaltet sein, dass sie die jeweilige Form der in 8 gezeigten Zahn-Eingrifföffnungen 9.1, 9.2, 9.3 exakt nachvollzieht. Die Zähne können aber auch als drei- oder mehrflügelige oder sternförmige Zapfen 14 gestaltet sein. Um ein leichtes Gleiten der Zähne in die Zahn-Eingrifföffnungen sicherzustellen, sind die Zähne in ihrem Endbereich allseitig verjüngend abgeschrägt 15.
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10 zeigt im Detail den Schnitt durch den Zahn-Eingriffbereich eines durch die profilierte Vertikalwandung 2 gebildeten Vertikalschachtes 16 Das Außenmaß des Zahnes 6 ist etwas kleiner als das Innenmaß des Vertikalschachtes 16. Diese Differenz wird dadurch ausgeglichen, dass im Zahn-Eingriffbereich der Vertikalschacht 16 mit zwei oder mehreren horizontalen, Rippen 17 versehen ist, die für einen passgenauen Sitz des Zahnes 6 im Zahn-Eingriffbereich des Schachtes 16 sorgen.
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11 zeigt im Detail einen je einen federnden Finger 11 mit Arretierungsdorn 12. Der im linken Zeichnungsteil gezeigte Arretierungsdorn 12 ist für das Einrasten direkt in die Ecke eines Modulrahmens vorgesehen und deshalb im Kontaktbereich mit dem Rahmen rechtwinklig abgekantet. Der im rechten Zeichnungsteil abgebildete Arretierungsdorn 12 ist für das Einrasten im geradlinigen Bereich des Modulrahmens vorgesehen und deshalb im Kontaktbereich mit dem Rahmen geradlinig abgekantet. In beiden Fällen ist der Arretierungsdorn mit Verjüngung zur „Finger-Spitze” hin abgeschrägt gestaltet, um ein möglichst widerstandsloses Gleiten über die rückseitige Oberfläche des Modulrahmens zu gewährleisten.
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12 zeigt einen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Halterungssystems horizontal gestapelten Modulstapel 19 sowie einen mit Hilfe desselben Systems vertikal gestapelten Modulstapel 20.
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Beispiele
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Beispiel 1: Horizontalstapelung in Position „sunny side down”
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Von Seiten des Modulherstellers wurde gefordert, dass gerahmte Photovoltaik-Module im Standardformat 100 × 170 cm noch in der Endphase der Fertigung, nämlich in der Aushärtungsphase des Klebstoffs nach dem Aufkleben der Rahmenprofile aus Aluminium, auf rationellstem Wege stapelfähig zu machen, um sie in horizontalen Stapeln von je 36 Modulen auf geeigneten Paletten zunächst in einem zweistöckigen Palettenregal zu lagern und dann in derselben Form an den Kunden zu versenden.
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In der erwähnten Aushärtungsphase des Klebers liegen die Module in der Position „sunny side down”, d. h. mit der Rückseite nach oben. Auf jede der 4 Ecken des gerahmten Moduls wurde ein als Eckteil ausgeführtes Formteil des erfindungsgemäßen Halterungssystems aus seitlicher Richtung bis zum Einrasten der Arretierung aufgesteckt – ein Prozess von wenigen Sekunden. Die Eckteile waren gemäß Patentanspruch 4 ausgeführt: Die horizontale Auflagefläche für die Aufnahme der „sunny side” des Modulrahmens sowie die Reihe von Zahn-Eingrifföffnungen waren am unteren horizontalen Abschluss jedes Formteils angeordnet. Am oberen horizontalen Abschluss waren ein diagonal angeordneter federnden Finger mit Arretierungsdorn sowie die Zahnreihe für die mechanische Verzahnung mit dem benachbarten Formteil angeordnet. Mit Hilfe eines Sauggreifers wurde das erste mit den Eckteilen bestückte Modul angehoben und auf die Palette gelegt. Passgenau wurden das zweite und alle weiteren mit Eckteilen bestückten Module darüber abgesetzt, wobei jeweils die oben befindlichen Zähne der Eckteile in die unten befindlichen Zahn-Eingrifföffnungen der darüber zu lagernden Eckteile eingriffen. Durch diese Verzahnung wurden vier stabile Säulen gebildet, über die die Last der Module auf die Palette abgetragen wird.
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Für den Transport zum Kunden wurde der Palettenstapel mit geeigneter Folie umschrumpft und mit Spannbändern mit der Palette verspannt.
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Beim Kunden sollten die Module zunächst in kleinere Kommissionen von je 12 Modulen umgestapelt, d. h. auf drei Paletten verteilt werden. Hierzu wurden die einzelnen Module samt den daran befindlichen Eckteilen mit manuellen Saugreifern einzeln abgehoben und auf die neuen Paletten umgeschichtet.
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Nach dem Transport zur Baustelle wurden die Module einzeln manuell vom Stapel abgehoben. Die Eckteile wurden erst unmittelbar vor der Montage des einzelnen Moduls vom Rahmen entfernt, denn sie stellen einen wirksamen Ecken- und Kantenschutz beim Umgang mit den Modulen auf der Baustelle dar, z. B. beim Herumtragen und Absetzen der Module auf den Boden.
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Beispiel 2: Horizontalstapelung in Position „sunny side up”
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Im Kommissionslager eines anderen Modulherstellers sollten ebenfalls Solarmodule in Standard-Abemessung horizontal auf Palette gestapelt werden. Aufgrund logistischer Erfordernisse sollte die Stapelung in der Position „sunny side up”, d. h. mit der solaren Nutzungsseite nach oben erfolgen. Es wurde nach derselben Stapelungsmethode verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben. Zum Einsatz kamen jedoch erfindungsgemäße Formteile wie in 1 und 2 gezeigt und im Patentanspruch 2 beschrieben: Der federnde Finger mit Arretierungsdorn sowie die Reihe von Eingrifföffnungen befanden sich am unteren horizontalen Abschluss jedes Formteils während die Auflagefläche für die Aufnahme der „sunny side” des Modulrahmens sowie die Zahnreihe für die mechanische Verzahnung mit dem benachbarten Formteil am oberen horizontalen Abschluss jedes Formteils angeordnet sind.
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Beispiel 3: Horizontalstapelung mit Eck- und Seitenteilen.
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Solarmodule in sehr langer Sonderausführung im Format 260·100 cm sollten horizontal gestapelt werden.
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Die Aufgabe sollte im Prinzip gelöst werden wie in den Beispielen 1 und 2 beschrieben. Es musste jedoch verhindert werden, dass sich die Module aufgrund ihrer enormen Länge zur Mitte hin in unzulässiger Weise durchbiegen und beim Straßentransport möglicherweise beschädigt werden. Die Module wurden deshalb nicht nur mit erfindungsgemäßen Eckteilen bestückt sondern es wurden zusätzlich auf der Mitte der Langseiten jedes Moduls erfindungsgemäße längliche Seitenteile – wie in 6 dargestellt – auf den Modulrahmen gesteckt. Zusätzlich zu den durch die Eckteile gebildeten vier Ecksäulen wurden auf diese Weise zwei seitlich angeordnete Tragsäulen geschaffen, die den Modulstapel auch im Bereich der Mitte entlasten.
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Beispiel 4: Vertikalstapelung
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Auf Wunsch eines Modulherstellers sollten je 20 Solarmodule mit 1,7 qm Oberfläche in vertikaler Position auf geeigneten Paletten gestapelt werden. Im praktischen Versuch bestätigte sich, dass die in den Beispielen 1–3 verwendeten erfindungsgemäßen Eckteile nicht nur für eine horizontale sondern ebenso problemlos auch für eine vertikale Stapelung verwendet werden können. Das Anheben der – zuvor mit vier erfindungsgemäßen Eckteilen bestückten – zunächst horizontal gelagerten Module und das Kippen in die vertikale Position erfolgte mit einem programmierbaren Sauggreifer. Für das vertikale Absetzen des ersten Moduls auf die Palette und das Anfügen des zweiten Moduls auf die Palette wurde eine vertikale Abstützvorrichtung mit leicht geneigter Vertikalebene eingesetzt. Für das Anfügen aller weiteren Module war diese Abstützvorrichtung nicht mehr erforderlich.
