DE102008057388A1 - Seilführung einer Solaranlage - Google Patents

Seilführung einer Solaranlage Download PDF

Info

Publication number
DE102008057388A1
DE102008057388A1 DE102008057388A DE102008057388A DE102008057388A1 DE 102008057388 A1 DE102008057388 A1 DE 102008057388A1 DE 102008057388 A DE102008057388 A DE 102008057388A DE 102008057388 A DE102008057388 A DE 102008057388A DE 102008057388 A1 DE102008057388 A1 DE 102008057388A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
solar
cable
optical device
installation according
photovoltaic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102008057388A
Other languages
English (en)
Inventor
Tobias Kiesewetter
Karl-Heinz Krampe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102008057388A priority Critical patent/DE102008057388A1/de
Publication of DE102008057388A1 publication Critical patent/DE102008057388A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • H02S20/32Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment specially adapted for solar tracking
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S25/50Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules comprising elongate non-rigid elements, e.g. straps, wires or ropes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/42Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with only one rotation axis
    • F24S30/425Horizontal axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/20Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/10Supporting structures directly fixed to the ground
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10Special components
    • F24S2030/13Transmissions
    • F24S2030/133Transmissions in the form of flexible elements, e.g. belts, chains, ropes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10Special components
    • F24S2030/15Bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S25/10Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules extending in directions away from a supporting surface
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47Mountings or tracking
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Es wird eine Solaranlage in der besonderen Ausgestaltung einer Photovoltaikanlage (1) offenbart, die eine Energiewandleranordnung (4) und eine optische Einrichtung (2) aufweist, wobei eine direkte Strahlung von einer Strahlungsquelle oder einem Strahlungstransmitter durch die optische Einrichtung (2) hindurch auf die Energiewandleranordnung (4) geleitet wird, wobei die optische Einrichtung (2) und die Energiewandleranordnung (4) von einer Seilanordnung getragen und stabilisiert sind, die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Spannseilzüge (6; 8; 10) aufweist, welche Bestandteil einer seilverspannten Struktur sind, die als zusammenhängende Einheit dem Sonnenstand nachführbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Solaranlage in der Ausgestaltung einer Photovoltaikanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Unter Solartechnik versteht man die direkte Umwandlung von Strahlungsenergie der Sonne (oder auch Solarenergie) in nutzbare Energieformen. Dabei gliedert sich das Spektrum der Solartechnik in verschiedene Teilgebiete auf, wobei danach unterschieden wird, ob aus der Sonnenstrahlung Wärme oder elektrische Energie gewonnen wird.
  • Mit Hilfe von Solarkollektoren wird bei einer Solaranlage ein Wärmeträger wie z. B. Wasser durch die Sonnenenergie erwärmt und dem Anwender in Form von Warmwasser bereitgestellt oder einer Energiewandlung zu nutzbarem Strom zugeführt. Im Gegensatz dazu wird bei einer Photovoltaikanlage die Strahlungsenergie der Sonne direkt über die Solarzellen in elektrische Energie umgewandelt, die dem Nutzer als Solarstrom zur Verfügung steht.
  • Mit dem Ziel, möglichst viel Sonnenlicht auf ein Photovoltaikelement zu bündeln, um die Wirtschaftlichkeit der Solaranlage zu steigern, wurden in den letzten Jahren diverse Solaranlagen entwickelt. Beispielsweise in der DE 20 2007 016 715 U1 wird eine Solaranlage gezeigt, in der Fresnel-Linsen die von der Sonne einfallende Strahlung auf eine Brennlinie bündeln. Diese sehr energiereiche Brennlinie ist in der Lage, eine Flüssigkeit, die in einem Rohr verläuft, zu erwärmen bzw. eine Photovoltaikzelle zu beaufschlagen, so dass eine Energiewandlung in eine nutzbare Energieform stattfindet. Dabei erweist sich die Fresnel-Linse als besonders effiziente Möglichkeit, die einfallenden Sonnenstrahlen auf einen gemeinsamen Punkt oder eine gemeinsame Brennlinie zu fokussieren, da jedes einzelne Prisma individuell angepasst werden kann und die Fresnel-Linse im Vergleich zu einer herkömmlichen Linse sowohl Volumen als auch Gewicht einspart, was einer vereinfachten Nachführung zu gute kommt. Dieser Anlagentyp kann jedoch nur geringfügig dem Sonnenstand nachgeführt werden und verhindert gleichzeitig eine direkte und transmissionsverlustfreie Strahlung der Sonne auf das Photovol taikelement, da die Fresnel-Linse als optische Einrichtung zwischen Sonne und Photovoltaikelement angeordnet ist und somit den gesamten Horizont über dem Photovoltaikelement bedeckt.
  • Darüber hinaus ist aus der US 4,832,001 eine Solaranlage bekannt, deren Photovoltaikelemente über eine Seilanordnung dem Sonnenstand nachgeführt sind. Die Photovoltaikelemente werden jedoch nur einfach mit dem Sonnenlicht beaufschlagt, so dass ein kleiner Wirkungsgrad der Anlage entsteht. Die fehlende Querversteifung der einzeln in der Seilanordnung geführten Photovoltaikelemente und die damit verbundene Torsion der gesamten Nachführung führt zu einem weiteren Absinken der Effizienz der Solaranlage, da die einzelnen Photovoltaikelemente nicht mehr im optimalen Winkel zum Sonnenstand angeordnet sind.
  • Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Solaranlage zu schaffen, die bei einer möglichst einfachen Grundkonstruktion besonders wirtschaftlich zu betreiben ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß weist die als Photovoltaikanlage ausgebildete Solaranlage eine Energiewandleranordnung und eine optische Einrichtung auf, wobei die optische Einrichtung zwischen der Strahlungsquelle und der Energiewandleranordnung positioniert ist, so dass die Strahlen durch die optische Einrichtung hindurch auf die Energiewandleranordnung treffen. Weil die optische Einrichtung und die Energiewandleranordnung von einer besonders aufgebauten Seilanordnung getragen und stabilisiert sind, können die optische Einrichtung und die Energiewandleranordnung zusammen mit der seilverspannten Struktur ausreichend genau in der Art dem Sonnenstand nachgeführt werden, dass die getragenen Energiewandleranordnungen stets eine optimale Beaufschlagung mit Sonnenlicht erfahren, und zwar selbst dann, wenn großflächige Energiewandleranordnungen und/oder optische Einrichtungen verwendet werden. Die Abstimmung zwischen Energiewandleranordnung und optischer Einrichtung wird damit einfacher und präziser, wodurch sich ein besonders wirtschaftlicher Betrieb der Anlage erzielen lässt.
  • Die Spannseilzüge tragen und stabilisieren die optische Einrichtung und die Energiewandleranordnung besonders stabil, wenn die Spannseilzüge zwischen Führungs körpern gespannt sind. Dadurch bildet sich ein rahmenartiges verspanntes Grundgerüst, von derdie optische Einrichtung und die Energiewandleranordnung besonders gut werden.
  • Eine Variante der Photovoltaikanlage zeigt im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Seile, was eine besonders einfache Konstruktion der Photovoltaikanlage ermöglicht. Darüber hinaus ergibt sich ein Vorteil, wenn die Seile in Art eines Polygonzugs gespannt sind. Die Anordnung der vorzugsweise parabelförmig zur Symmetrielinie verlaufenden Spannseile beruht dabei auf dem statischen Prinzip des Jawerth-Seilbinders. Bei dieser Konstruktionsvariante erzeugen die waagerecht bzw. senkrecht angeordneten Polygonzüge der Spannseile eine erhöhte Torsionssteifigkeit der gesamten Seilanordnung, wodurch die daran befestigten Elemente besonders gut getragen und stabilisiert sind. Der Verlauf der Spannseilzüge entspricht im Wesentlichen dem einer Parabel, wobei die Spannseilzüge in der Draufsicht gesehen vom Ende der optischen Einrichtung zur Symmetrielinie hin immer weiter vom Äußeren der optischen Einrichtung hin zur Drehachse der optischen Einrichtung hin gerichtet sind.
  • Eine besonders leichte und konstruktiv einfache Photovoltaikanlage besteht aus zwei Spannseilzügen, welche die optische Einrichtung tragen. Zusätzliche Stabilität erhält die Photovoltaikanlage, wenn sie mit drei Spannseilzügen ausgestattet ist, die in einer zur Erstreckung der Spannseilzüge senkrechten Ebene betrachtet ebenso polygonzugartig verläuft und dabei insbesondere die Gewichtskräfte der gesamten nachgeführten Seilanordnung aufnimmt.
  • Durch die in regelmäßigen Abständen durch Stabilisatoren miteinander verbundenen Spannseilzüge wird die gesamte Photovoltaikanlage stabilisiert und insgesamt verwindungssteifer. Dabei bestehen die Stabilisatoren aus einer Anordnung von Speichen, welche an den Seilen befestigt sind und sich gegenseitig abstützen. Dazu ist ein Ende der Speiche, vorzugsweise über eine Seilklemme, an dem Spannseil befestigt. Bei einer parabelförmigen Anordnung der Seile wander dieser Befestigungspunkt vom Ende der Speiche in Richtung Mittelpunkt der optischen Einrichtung.
  • Eine starre Verbindung der Energiewandleranordnung mit der optischen Einrichtung mittels eines Führungskörpers ermöglicht ein synchrones Schwenken der beiden Elemente um einen gemeinsamen Drehpunkt. Dadurch wird die Nachführbewegung sowohl auf die optische Einrichtung wie auch auf die Energiewandleranordnung übertragen, so dass die Lagepositionen zwischen optischer Einrichtung und Energiewandleranordnung während der Nachführbewegung konstant zueinander bleiben.
  • Eine besonders gute Befestigung der Stabilisatoren an den Spannseilzügen wird ermöglicht, wenn die Seile an den Befestigungspunkten unterbrochen werden und Seilkupplungen die Kräfte über die Stabilisatoren an das nächste Seil weitergeben.
  • Dieser Aufbau der Photovoltaikanlage ermöglicht, dass die in einer Seilanordnung angebrachte optische Einrichtung durch ein Paar von Führungskörpern nach dem Sonnenverlauf ausgerichtet wird, so dass im Fokus der optischen Einrichtung jederzeit ein bestmöglicher Wirkungsgrad der Photovoltaikelemente herrscht. Die Führungskörper weisen dabei Mitnahmepunkte für die Spannseilzüge auf, wodurch während der rotatorischen Drehbewegung bei der Nachführung die Lage der Spannseilzüge zueinander in unveränderter Lage aufrechterhalten bleibt.
  • Dabei kann der Führungskörper in einer 0°-Stellung als waagrechter Doppel-T-Träger ausgeführt sein, der die Spannseilzüge zur Befestigung der optischen Einrichtung aufnimmt, und ein zusätzliches Profil in senkrechter Richtung aufweist, welches das Spannseil zur Befestigung der Energiewandleranordnung aufnimmt, wobei über den senkrechten Teil die Nachführbewegung synchron auf die Energiewandleranordnung übertragen wird. Alternativ dazu kann der Führungskörper auch aus drei Profilen gebildet sein, die ein Dreieck bilden, wobei die Basis des Dreiecks die Spannseilzüge zum Tragen der optischen Einrichtung aufnimmt und die unterhalb angeordnete Spitze des Dreiecks das Spannseil zum Tragen der Energiewandleranordnung aufnimmt. Dabei dienen die Schenkel des dreieckigen Grundkörpers zur Aussteifung des Führungskörpers.
  • Eine besonders gute Nachführung der optischen Einrichtung wird erzielt, wenn sich ein Lagerzapfen im Schwerpunkt der sich bei der Nachführung drehenden Bauteile befindet. Der Lagerzapfen wird bei dieser Konstruktion vorzugsweise in einem Wälzlager geführt, das auf einer Säule angeordnet ist, die zum einen die Photovoltaikanlage zum Boden beabstandet und zum anderen Seilkräfte aufnimmt. Eine einfache Nachführung der optischen Einrichtung kann erzielt werden, wenn am Lagerzapfe ein Ritzel angeordnet ist, das von einem an der Säule befestigten Motor über eine Kette oder einen Zahnriemen angetrieben wird. Wird die Anlage über eine Sonnensteuerung, welche die Solaranlage dem Sonnenstand nach ausrichtet, betrieben, so ergibt sich ein besonders wirtschaftlicher Betrieb der Anlage.
  • Eine besonders einfache Nachführbewegung der Photovoltaikanlage sieht vor, dass die optische Einrichtung synchron mit der Energiewandleranordnung um einen gemeinsamen Drehpunkt rotiert. Dies kann über die starre Anordnung der Spannseile oder über eine Speiche, die die optische Einrichtung mit der Energiewandleranordnung verbindet, ermöglicht werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Energiewandleranordnung sich stets im beabsichtigten Fokus der optischen Einrichtung befindet.
  • Ein besonders stabiler Aufbau der Solaranlage wird ermöglicht, wenn die Führungskörper, welche sich am Anlagenende befinden, mit Spannseilzügen an einem Stützpunkt befestigt sind, wobei dieser ein fundamentartiger Befestigungspunkt ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Nachführen einer Photovoltaikanlage weist eine Seilanordnung mit einer daran befestigten optischen Einrichtung sowie einer Energiewandleranordnung auf, die durch Führungskörper dem Sonnenverlauf derart ausgerichtet wird, dass jederzeit im Fokus der optischen Einrichtung ein bestmöglicher Wirkungsgrad der Energiewandleranordnung erreicht wird. Vorzugsweise wird die optische Einrichtung zusammen mit der Energiewandleranordnung nachgeführt, indem die gesamte Seilanordnung über die Führungskörper verschwenkt wird.
  • Nachstehen wird anhand schematischer Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Gesamtansicht einer Photovoltaikanlagenanordnung;
  • 2 eine perspektivische Ansicht einer Photovoltaikanlage in 0°-Stellung;
  • 3 eine Seitenansicht einer Photovoltaikanlage in 0°-Stellung;
  • 4 eine Draufsicht der Photovoltaikanlage in 0°-Stellung;
  • 5 einen Querschnitt der Photovoltaikanlage in maximaler Schwenkstellung;
  • 6 eine Detailansicht einer Kupplungssituation einer Photovoltaikanlage; und
  • 7 eine Seitenansicht der Photovoltaikanlage im Bereich eine Stützpfostenanordnung.
  • 1 zeigt ein Feld von Photovoltaikanlagen 1, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Dabei setzt sich jeder Strang aus linear hintereinander angeordneten Photovoltaikanlagen 1 zusammen, wobei eine Längsachse LAE die Ausrichtung in Nord-Süd-Richtung definiert. Um ein Höchstmaß an Sonnenenergie in elektrische Energie umwandeln zu können, werden die Photovoltaikanlagen 1 synchron zueinander dem Sonnenstand nachgeführt. Dies beginnt in den Morgenstunden im Osten, wobei die Photovoltaikanlage ihre maximale Schwenkstellung in Richtung Osten einnimmt, führt über die Mittagszeit zu einer 0°-Stellung über, in der die Photovoltaikanlage 1 nach dem Sonnenstand im Zenit angeordnet ist, und führt die Photovoltaikanlage in ihre maximale Schwenkstellung in Richtung Westen zur untergehenden Sonne am Abend hin. Dabei werden die einzelnen Photovoltaikanlagen im Wesentlichen synchron zueinander nachgeführt. 1 zeigt ein Feld von Photovoltaikanlagen in drei möglichen Positionen der Nachführung im Verlauf des Tages.
  • 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht der erfindungsgemäßen Photovoltaikanlage, wie die optische Einrichtung 2 sowie die Energiewandleranordnung, welche als Photovoltaikelement 4 ausgebildet ist, von der Seilanordnung bestehend aus Spannseilzügen 6, 8, 10 getragen und stabilisiert sind. Dazu sind an den Spannseilzügen 6, 8, 10 Stabilisatoren 12 angebracht, die Aufnahmen für die optischen Elemente 2 sowie Photovoltaikelemente 4 bereitstellen. Die Enden der Spannseilzüge 6, 8, 10 greifen mittels Seilklemmen 14 an die Führungskörper 16 an, so dass zwischen zwei Führungskörpern 16 die Seilanordnung gespannt werden kann. Zur Aufnahme der wirkenden Kräfte, zur Beabstandung der Seilanordnung zum Boden und zur Lagerung der Drehbewegung um einen Drehpunkt D wird der Führungskörper 16 mittels eines Lagerzapfens 18 auf einem Pfosten 20 befestigt. Die Führungskörper 16, die am Anlagenende angeordnet sind, leiten Spannseilzüge 7, 9, 11 an einen gemeinsamen Befestigungspunkt an einer Stützpfostenanordnung 22 weiter. Dieser Stützpfosten 22 nimmt die Spannseilkräfte der gesamten Photovoltaikanlage auf, indem er vorzugsweise mit einem massiven Fundament verbunden ist.
  • Die in 3 dargestellte Seitenansicht der Photovoltaikanlage zeigt ausgehend vom Stützpfosten 22 verlaufende Spannseilzüge 7, 9, 11, die mittels Seilklemmen 14 an einen Führungskörper 16 anschließen. Der über eine Lagerzapfen 18 drehbar an einen Pfosten 20 befestigte Führungskörper 16 überträgt die rotatorische Nachführbewegung um den Drehpunkt D mittels eines Antriebs 24 auf die Spannseilzüge 6, 8, 10. Die an den gespannten Spannseilzügen 6, 8, 10 befindlichen Stabilisatoren 12 tragen die optische Einrichtung 2 und das Photovoltaikelement 4.
  • Die in 4 dargestellte Draufsicht der Photovoltaikanlage zeigt den polygonzugartigen Verlauf der Spannseilzüge 6, 8. Diese sind über Seilklemmen 14 an den äußeren Punkten der Führungskörper 16 befestigt und führen von dort aus zum nächsten Befestigungspunkt an einen Stabilisator 12. Von dort aus zieht sich der Spannseilzug 6, 8 polygonzugartig von einem zum nächsten Stabilisator 12, wobei der Abstand vom Stabilisatorende zum Befestigungspunkt des Spannseilzugs 6, 8 am Stabilisator 12 immer größer wird. Nach Möglichkeit soll der Spannseilzugverlauf möglichst synchron sein, um eine gleichmäßige Anlagenbeschaffenheit zu gewährleisten, so dass ab der Anlagenmitte der vorgenannte Abstand bis zum Führungskörper wieder kleiner wird. in der Draufsicht ergibt sich so ein parabelförmiger Verlauf der Spannseilzüge 6, 8 mit einem Scheitelpunkt in der Anlagenmitte der zur Symmetrielinie der Solaranlage 1 hin gerichtet ist. Der somit nach dem Jawerth-Seilbinderprinzip entstandene Spannseilzugverlauf der Spannseilzüge 6, 8 ist in Lage, höhere Spannseilkräfte der Anlage aufzunehmen und somit zur Stabilität und Torsionssteifigkeit der Seilanordnung beizutragen.
  • Der dritte Spannseilzug 10, der in dieser Draufsicht durch die Symmetrieachse der erfindungsgemäßen Photovoltaikanlage verläuft, spannt zusätzlich die Stabilisatoren 12 zwischen den Führungskörpern 16 auf. In einer nicht näher dargestellten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Photovoltaikanlage ist es möglich, dass der Spannseilzug 10 polygonzugartig von einem Führungskörper zum nächsten verläuft und dabei die Stabilisatoren 12 trägt. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Spannseilzug 10 in der Art vorgespannt ist, dass er im nicht belasteten Zustand die Stabilisatoren 12 im Mittelbereich der Photovoltaikanlage nach oben hebt. Diese Stabilisatoren werden dann bei der Belastung mit den optischen Elementen 2 und den Photovoltaikelementen 4 nicht durchhängend mit Gewichtskraft beaufschlagt.
  • Der in 5 gezeigte Querschnitt einer Photovoltaikanlage zeigt den Aufbau sowie die Funktion der Erfindung. Dabei weißt die Photovoltaikanlage 1 eine optische Strahlenablenkungseinrichtung 2, die zwischen einer Strahlungsquelle bzw. einem Strahlungstransmitter, der in diesem Ausführungsbeispiel der Sonne entspricht, und einer Energiewandleranordnung 4, die in diesem Ausführungsbeispiel einem Photovoltaikelement entspricht, angeordnet ist, auf. Die starr miteinander verbundene optische Strahlenablenkungseinrichtung 2 und das Photovoltaikelement 4 werden über einen gemeinsamen Drehpunkt D dem Sonnenstand in der Art nachgeführt, dass auf den Wirkflächen der Photovoltaikelemente 4 das jeweils höchst mögliche Maß an Strahlungsenergie herrscht. Dazu wird die optische Strahlenablenkungseinrichtung 2 vorzugsweise aus einer Fresnel-Prismenstruktur aufgebaut, wodurch Sonnenstrahlen, die aufgrund der Entfernung zur Sonne im Wesentlichen parallel zueinander auf die optische Einrichtung treffen, von den Fresnel-Prismen abgelenkt werden, so dass die gesamte Querschnittsbreite der optischen Strahlenablenkungseinrichtung auf die zugehörige Wirkfläche eines Photovoltaikelements 4 konzentriert wird. Optional zu dieser Strahlung ermöglicht ein weiterer Bereich der optischen Einrichtung eine direkte Strahlung der Strahlungsquelle auf das Photovoltaikelement 4, ohne dabei abgelenkt zu werden, so dass zwei Arten bestehend aus abgelenkten und nicht abgelenkten Strahlen des direkten Sonnenlichts, auf die Wirkfläche der Photovoltaikelemente 4 treffen. Ein besonders hoher Wirkungsgrad der Photovoltaikelemente 4 wird ermöglicht, wenn die Wirkfläche der Photovoltaikelemente 4 in der Art geneigt ist, dass sie ein Maximum an Strahlungsenergie aus den Strahlen der Strahlenablenkungseinrichtung sowie gleichzeitig der Strahlen aus dem direkten Sonnenlicht aufnehmen kann. Dazu wird das Photovoltaikelement 4 segmentartig ausgebildet.
  • Die im Folgenden als Strahlen aus einem ersten Abschnitt bezeichneten Strahlen, in der 5 gestrichelt dargestellt, entsprechen einer unmittelbaren Strahlung der Strahlungsquelle auf das Photovoltaikelement 4 ohne abgelenkt zu werden, so dass eine im Wesentlichen transmissionsfreie Strahlung entsteht. Im Gegensatz dazu wird die Strahlung durch einen zweiten Abschnitt der optischen Einrichtung 2, mit durchgehendem Strich dargestellt, in der Art abgelenkt, dass die Strahlung auf der gleichen Wirkfläche der Photovoltaikelemente 4 fokussiert auftritt. Wie aus der 5 ersichtlich ist, wird der erste Abschnitt der optischen Einrichtung 2 so breit ausgeführt, dass durch den ersten Abschnitt direkt hindurchtretende Strahlen auf die gesamte Wirkfläche der Photovoltaikelemente 4 treffen. Der zweite Abschnitt der optischen Einrichtung 2 erstreckt sich über eine wesentlich größere Strecke, so dass er ein Vielfaches an Sonnenstrahlen, die ansonsten ohne Wirkung neben der Photovoltaikanlage 1 auftreffen würden, zusätzlich auf das Photovoltaikelement 4 ablenkt. So entsteht auf den Wirkflächen der Photovoltaikelemente 4 ein Maximum an Strahlungsenergie, die sich zusammensetzt aus den Strahlen eines ersten Abschnitts und den Strahlen eines zweiten Abschnitts, was zu einer höheren Effizienz der Photovoltaikelemente 4 und somit zu einer höheren Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlage 1 führt.
  • Insgesamt sind drei Möglichkeiten der Konzentration sowie der Gestaltung von optischer Einrichtung 2 und Photovoltaikelement 4 möglich:

    Konzentration < 2: Bei einem Konzentrationswert unter 2 ist die Fläche der Photovoltaikelemente 2 größer ausgeführt im Vergleich zu der Fläche der optischen Strahlablenkungseinrichtung 2. Ein Faktor 1,5 bedeutet somit, dass die Fläche der optischen Strahlablenkungseinrichtung 2 nur halb so groß ist wie das Photovoltaikelement 4, wodurch sich eine 1-fache Strahlung durch die direkt auftreffenden Sonnenstrahlen addiert mit einer 0,5-fachen Strahlung der optischen Strahlablenkungseinrichtung 2. Da die Stahlen der optischen Strahlablenkungseinrichtung 2 vorzugsweise auf das gesamte Photovoltaikelement 4 verteilt werden, werden die Stahlen ausgehend von der optischen Strahlablenkungseinrichtung 2 gestreut.

    Konzentration = 2: Die Fläche der Photovoltaikelemente 2 ist gleich groß wie die Fläche der optischen Strahlablenkungseinrichtung 2. Daraus ergibt sich eine 2fache Konzentration der Photovoltaikanlage 1 bestehend aus 1-facher direkter Sonneneinstrahlung und 1facher abgelenkte Sonnenstrahlung. In diesem Fall werden die parallel auf die Strahlablenkungseinrichtung 2 treffenden Sonnenstrahlen auch parallel zueinander auf das Photovoltaikelement 4 umgelenkt.

    Konzentration > 2: Eine Konzentration größer Faktor 2 bedeutet, dass die optische Strahlablenkungseinrichtung 2 im Verhältnis größer als das Photovoltaikelement ausgeführt ist. Ist die Fläche der Strahlablenkungseinrichtung 2 beispielsweise 10-mal so groß wie die Fläche des Photovoltaikelements 4, ergibt sich daraus eine 11-fache Konzentration des Photovoltaikelements bestehend aus 10-fach fokussierender Strahlung durch die Strahlablenkungseinrichtung 2 und darüber hinaus einfacher Strahlung durch die unmittelbar auftreffende Strahlung. Zur Abführung der bei einer hohen Dotierung auftretenden Wärmeenergie werden bei Anlagen mit höherer Strahlung Kühlelemente an den Photovoltaikelementen 4 angebracht.
  • Die 6 zeigt eine detaillierte Kupplungssituation der erfindungsgemäßen Photovoltaikanlage. In dieser Ansicht sind polygonzugartige Spannseilzüge 6, 8 zu erkennen, die jeweils mittels Seilklemmen 14 am Führungskörper 16 befestigt sind und somit die Spannseilzugkräfte von einem Führungskörper 16 zum Nächsten weitergeben, bis diese Spannseilzugkräfte am Ende der Photovoltaikanlage 1 über Spannseilzüge 7, 9, 11 an den Stützpfosten 22 abfließen können. Zusammen mit dem mittleren Spannseilzug 10 werden Stabilisatoren 12 getragen, die aus mehreren Speichen gebildet sind. Einer zum Führungskörper 16 parallel verlaufenden Speiche, welche im Querschnitt gesehen mit ihrer Breite der optischen Einrichtung 2 trägt, istrechtwinklig eine weitere Speiche zugeordnet, die mit ihrem einen Ende am gemeinsamen Schnittpunkt mit der parallel verlaufenden Speiche einen Befestigungspunkt bildet und mit dem anderen Ende das Photovoltaikelement 4 trägt.
  • In 7 werden nochmals die zur Aufnahme der Gewichtskräfte nach dem Jawerth-Seilbinderprinzip vorgespannten Spannseilzüge 6, 8 gezeigt, welche vom Führungskörper 16 her beginnend polygonzugartig auf einer horizontalen Ebene der Solaranlage 1 von einem Stabilisator 12 zum Nächsten gespannt sind und sich dabei dem Mittelpunkt der Photovoltaikanlage in der Art nähern, dass ich ein parabelförmiger Spannseilzug 6, 8 bildet, der mittels Seilspannern 14 an den Führungskörpern 16 befestigt ist. Drei Spannseilabschnitte 7, 9, 11 werden mittels Seilklemmen 14 an den Führungskörper 16 befestigt, um so die wirkenden Spannseilkräfte über weitere Seilspanner 14 in die Stützpfostenanordnung 22 einfließen zu lassen.
  • 1
    Photovoltaikanlage
    2
    optische Einrichtung
    4
    Photovoltaikelement
    6
    Spannseilzug
    7
    Spannseilabschnitt
    8
    Spannseilzug
    9
    Spannseilabschnitt
    10
    Spannseilzug
    11
    Spannseilabschnitt
    12
    Stabilisator
    14
    Seilklemme
    16
    Führungskörper
    18
    Lagerzapfen
    20
    Pfosten
    22
    Stützpfostenanordnung
    24
    Antriebseinrichtung
    D
    Drehpunkt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 202007016715 U1 [0004]
    • - US 4832001 [0005]

Claims (19)

  1. Solaranlage, insbesondere eine Photovoltaikanlage, die eine Energiewandleranordnung (4) und eine optische Einrichtung (2) aufweist, wobei eine direkte Strahlung von einer Strahlungsquelle oder einem Strahlungstransmitter durch die optische Einrichtung (2) hindurch auf die Energiewandleranordnung (4) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (2) und die Energiewandleranordnung (4) von einer Seilanordnung getragen und stabilisiert sind, die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Spannseilzüge (6; 8; 10) aufweist, welche Bestandteil einer seilverspannten Struktur sind, die als zusammenhängende Einheit dem Sonnenstand nachführbar ist.
  2. Solaranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Spannseilzüge (6; 8; 10) zum Tragen und Stabilisieren der optischen Einrichtung (2) und der Energiewandleranordnung (4) zwischen Führungskörpern (16) gespannt sind.
  3. Solaranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannseilzüge (6; 8; 10) nach Art eines Polygonzugs gespannt sind.
  4. Solaranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannseilzüge (6; 8; 10) parabelförmig zur Symmetrielinie verlaufen.
  5. Solaranlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Spannseilzüge (6; 8) vorgesehen sind.
  6. Solaranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Stabilisator (12) zur Stabilisierung der Spannseilzüge (6; 8; 10) über deren Längserstreckung angeordnet und von diesen getragen ist.
  7. Solaranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende des Stabilisators (12) eine Halterung für ein Photovoltaikelement (4) ausgebildet ist.
  8. Solaranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannseilzüge (6; 8; 10) an ausgewählten Stabilisatoren (12) unterbrochen und zu beiden Seiten mit Seilkupplungen (14) ausgestattet sind.
  9. Solaranlage nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer Seilanordnung angebrachte optischen Einrichtung (2) durch ein Paar von Führungskörpern (16) nach dem Sonnenverlauf ausgerichtet wird, so dass jederzeit im Fokus der optischen Einrichtung (2) ein bestmöglicher Wirkungsgrad der Photovoltaikelemente (4) erreicht wird.
  10. Solaranlage nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskörper (16) einen im Wesentlichen dreieckig ausgebildeten symmetrischen Grundkörper aufweisen, dessen Basis Spannseilzüge (6; 8; 10) aufnimmt und dessen Spitze das Photovoltaikelement (4) aufnimmt.
  11. Solaranlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskörper (16) an seiner geometrischen Höhe einen Lagerzapfen (18) aufweist, wobei der Lagerzapfen (18) vorzugsweise im Schwerpunkt der sich drehenden Komponenten liegt.
  12. Solaranlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerzapfen (18) die Nachführung auf den Führungskörper (16) überträgt.
  13. Solaranlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Säule (20) den Lagerzapfen (18), vorzugsweise in einem Wälzlager, aufnimmt und die Solaranlage (1) zum Boden beabstandet.
  14. Solaranlage nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ausgewählte Führungskörper (16) mittels einer Antriebseinrichtung (24) synchron antreibbar sind.
  15. Solaranlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (24) ein elektrischer Antrieb, vorzugsweise mit Sonnensteuerung ist.
  16. Solaranlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (24) ein hydraulischer Antrieb, vorzugsweise mit zeitabhängiger Nachführung ist.
  17. Solaranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (2) und die Energiewandleranordnung (4) in fester Lagebeziehung zu einander stehen.
  18. Solaranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die äußersten Führungskörper (16) mit Spannseilabschnitten (7; 9; 11) an einem Stützpunkt (22) befestigt sind.
  19. Verfahren zum Nachführen einer Solaranlage (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittels einer Seilanordnung (6; 8; 10) getragene und stabilisierte optische Einrichtung (2) durch ein Paar von Führungskörpern (16) nach dem Sonnenverlauf ausgerichtet wird, so dass jederzeit im Fokus der optischen Einrichtung (2) ein bestmöglicher Wirkungsgrad der Photovoltaikelemente (4) erreicht wird.
DE102008057388A 2008-11-14 2008-11-14 Seilführung einer Solaranlage Withdrawn DE102008057388A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008057388A DE102008057388A1 (de) 2008-11-14 2008-11-14 Seilführung einer Solaranlage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008057388A DE102008057388A1 (de) 2008-11-14 2008-11-14 Seilführung einer Solaranlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008057388A1 true DE102008057388A1 (de) 2010-05-20

Family

ID=42105060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008057388A Withdrawn DE102008057388A1 (de) 2008-11-14 2008-11-14 Seilführung einer Solaranlage

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008057388A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITBO20110663A1 (it) * 2011-11-18 2013-05-19 Massimo Franchini Apparato di supporto di pannelli, impianto a pannelli e metodo per la realizzazione di detti apparato ed impianto.
DE102012021697A1 (de) 2012-10-30 2014-02-13 Friedrich Grimm Tragsystem für die Stabilisierung von mindestens einem Mast
CN107370449A (zh) * 2017-07-06 2017-11-21 付佳临 无钢结构架空式光伏组件支撑系统及电力传输系统
CN110034723A (zh) * 2019-05-20 2019-07-19 浙江正泰新能源开发有限公司 具有可移动光导板的双玻组件系统
WO2022133189A1 (en) * 2020-12-18 2022-06-23 Preformed Line Products Co. Photovoltaic panel cable mount arrangement

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4832001A (en) 1987-05-28 1989-05-23 Zomeworks Corporation Lightweight solar panel support
DE202007016715U1 (de) 2007-11-28 2008-02-07 Kark Ag Stützgerüst für Solarkollektoren, insbesondere für solche mit Fresnel-Linsen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4832001A (en) 1987-05-28 1989-05-23 Zomeworks Corporation Lightweight solar panel support
DE202007016715U1 (de) 2007-11-28 2008-02-07 Kark Ag Stützgerüst für Solarkollektoren, insbesondere für solche mit Fresnel-Linsen

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITBO20110663A1 (it) * 2011-11-18 2013-05-19 Massimo Franchini Apparato di supporto di pannelli, impianto a pannelli e metodo per la realizzazione di detti apparato ed impianto.
DE102012021697A1 (de) 2012-10-30 2014-02-13 Friedrich Grimm Tragsystem für die Stabilisierung von mindestens einem Mast
DE102012021697B4 (de) * 2012-10-30 2015-02-19 Friedrich Grimm Tragsystem für die Stabilisierung von mindestens einem Mast
CN107370449A (zh) * 2017-07-06 2017-11-21 付佳临 无钢结构架空式光伏组件支撑系统及电力传输系统
CN110034723A (zh) * 2019-05-20 2019-07-19 浙江正泰新能源开发有限公司 具有可移动光导板的双玻组件系统
WO2022133189A1 (en) * 2020-12-18 2022-06-23 Preformed Line Products Co. Photovoltaic panel cable mount arrangement
GB2616761A (en) * 2020-12-18 2023-09-20 Preformed Line Products Co Photovoltaic panel cable mount arrangement
US11791761B2 (en) 2020-12-18 2023-10-17 Preformed Line Products Co. Photovoltaic panel cable mount arrangement
US11936329B2 (en) 2020-12-18 2024-03-19 Preformed Line Products Co. Mounting system for mounting a photovoltaic panel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3560098B1 (de) Photovoltaik-anlage und zugehörige verwendung
DE102007026473B4 (de) Parabolrinnenkollektor
DE112005001974B4 (de) Nachverfolgungsantriebssystem und Solarenergiekollektorsystem
CH641545A5 (de) Tragstruktur mit der sonnenenergienutzung dienenden flaechenelementen.
WO2009040065A2 (de) Photovoltaikanlage und verfahren zur nachführung
DE102008057388A1 (de) Seilführung einer Solaranlage
EP1770340A2 (de) Vorrichtung zur Aufnahme und Nachführung von Solarkollektormodulen
EP2920525A1 (de) Stabilisierungssystem
AT510324B1 (de) Spiegelmodul
EP2707658B1 (de) Sonnenkollektormodul
DE10192244B4 (de) Nachführvorrichtung
DE102006058995A1 (de) Fresnel-Solar-Kollektor-Anordnung
EP3213010B1 (de) Vorrichtung zur verankerung eines aufblasbaren konzentrator-kissens
DE102008051807A1 (de) Parabolrinnenkollektor
EP2893268B1 (de) Haltevorrichtung
DE202007016716U1 (de) Stützgerüst für Solarkollektoren mit Schwenkelementen
DE102019003426B3 (de) Nachführvorrichtung
DE102008053247A1 (de) Halteeinheit und Verfahren zur Ausrichtung eines flächigen Elements auf die Sonne
WO2016116304A2 (de) Parabolrinnenkollektormodul, parabolrinnenkollektormoduleinheit sowie solarthermisches kraftwerk
CH653119A5 (de) Vorrichtung zur nutzung der sonnenenergie.
DE102006024450A1 (de) Solarenergieanlage
DE102011056790A1 (de) Torsionsbedingte Verformung kompensierender Parabolrinnenkollektor und Verfahren zu dessen Herstellung
WO2021028251A1 (de) Parabolrinnenkollektormodul, parabolrinnenkollektormoduleinheit sowie solarthermisches kraftwertk
AT522960A4 (de) Parabolrinnenkollektor
DE102016200034A1 (de) Parabolrinnenkollektormodul, Parabolrinnenkollektoreinheit sowie solarthermisches Kraftwerk

Legal Events

Date Code Title Description
OR8 Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8130 Withdrawal
8165 Unexamined publication of following application revoked