DE102009022732A1

DE102009022732A1 - Photovoltaischer Solardachstein

Info

Publication number: DE102009022732A1
Application number: DE102009022732A
Authority: DE
Inventors: Ronald Sauerbrey; Agathe Schmidt; Eberhard Werner; Jörg MIEGEL
Original assignee: Creative Solar Solutions & Cokg GmbH; CREATIVE SOLAR SOLUTIONS GmbH
Current assignee: SIGMA ENERGY SYSTEMS GMBH, DE
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2010-12-02
Also published as: WO2010136021A1; EP2436039A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen photovoltaischen Solardachstein zur dachintegrierten Anordnung in herkömmlich gedeckten Dächern. Der photovoltaische Solardachstein weist einen in den vorhandenen Verband herkömmlicher Dachsteine einsetzbaren Grundkörper auf, auf dessen Oberseite ein photovoltaisches Solarmodul angeordnet ist. Die an der Unterseite des Solarmoduls austretenden flexiblen Verbindungsleitungen werden im Grundkörper in nur nach oben offenen, nutenförmigen Kabelführungen an die obere Stirnseite des Grundkörpers geführt. Die Kabelführungen sowie die Aufnahmemulde für eine Kupplung befinden sich in dem von einen oben benachbarten Dachstein abgedeckten Randbereich des Grundkörpers.

Description

Die Erfindung betrifft einen photovoltaischen Solardachstein mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
Um photovoltaische Solarmodule in nicht dachparalleler Ausbildung auf Dachflächen anzuordnen, werden die Solarmodule auf der Form von herkömmlichen Dachsteinen (Dachziegeln) entsprechenden Grundkörpern angeordnet. Dabei kann ein solcher Grundkörper das Format von mehreren horizontal oder vertikal benachbarten herkömmlichen Dachsteinen aufweisen. Durch die jeweilige dachsteinkompatible Verfalzung und Ausbildung der Randbereiche können solche photovoltaischen Solardachsteine wie gewöhnliche Dachsteine optisch vorteilhaft und unter Nutzung der vorhandenen Dachlattung in eine bestehende Dachhaut integriert werden.
Aus der DE 44 11 458 A1 ist ein Dachstein bekannt, der als Träger für eine an der Oberseite befestigte Solarplatte mit photovoltaischen Solarzellen ausgebildet ist. Die Solarplatte ist dabei an den Innenrändern des Dachsteins von der Dachsteinvertiefung beabstandet, einen Hohlraum bildend angeordnet. Die Führung der Anschlusskabel erfolgt über an der Unterseite der Solarplatte angeordnete Kabelhalter. Die vom Dachstein beabstandete Anordnung der Solarplatte führt zu einer schlechten Wärmeabführung. Diese beeinflusst den Wirkungsgrad negativ.
Gegenstand der DE 197 04 255 A1 ist unter anderem ein Solardachziegel, bei dem das Solarmodul direkt auf der Dachziegeloberfläche befestigt ist und die elektrischen Anschlussmittel auf der Dachziegelrückseite angeordnet sind. Dazu führen die Kontaktierungsdrähte durch eine Durchgangsbohrung zur Dachziegelrückseite.
Lösungen, bei denen die Verschaltung mehrerer Solardachsteine über Stecker und an der Dachkonstruktion installierte Stromschienen erfolgt, erfordern einen hohen Installationsaufwand ( DE 44 38 858 A1 ). Nachteilig sind dabei außerdem die geforderten Genauigkeiten.
Bei den bekannten Lösungen besteht ein Problem darin, dass die elektrischen Verbindungsleitungen von den Solarmodulen über eine Öffnung im Dachstein zur Rückseite geführt werden müssen, wo dann auch die Verschaltung erfolgt. Dies erfordert einen erhöhten Abdichtungsaufwand. Das Verlegen und Verschalten der Anschlussleitungen an der Dachunterseite ist aus sicherheits- und montagetechnischen Gründen nachteilig. So ist der Zugang zu den Kontaktierungsmitteln in der Regel nur von der Dachunterseite möglich, was insbesondere bei Wartungsarbeiten einen sehr hohen Arbeitsaufwand erfordert. Die Anordnung von elektrischen Kontaktierungsmitteln im Raum zwischen Dachhaut und Dachisolierung ist aus brandschutztechnischen Gründen problematisch.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung einen photovoltaischen Solardachstein mit hohem Wirkungsgrad zu schaffen, welcher eine einfache Montage und Wartung ermöglicht, wobei die Dachdichtheit unabhängig von Dichtmaßnahmen am Solardachstein gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch einen photovoltaischen Solardachstein mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Da die an der Unterseite des Solarmoduls austretenden flexiblen Anschlussleitungen in nur nach oben offenen Vertiefungen des durchbruchfreien Grundkörpers an die obere Stirnseite des Grundkörpers geführt werden, ist die Dichtheit des einzelnen Dachsteins unabhängig von den Maßnahmen zum Befestigen des Solarmoduls gewährleistet. Die Anordnung der Aufnahmemulde für die Steckverbindung in dem vom oberhalb benachbarten Dachstein abgedeckten Randbereich ermöglicht eine von der Dachoberseite zugängliche und trotzdem witterungsgeschützte Unterbringung. Da die Aufnahmemulde maßlich so ausgebildet ist, dass nur korrekt zusammengesteckte Kontaktelemente (Stecker/Buchse) in der Aufnahmemulde Platz finden, ist eine hohe Montage- und Funktionssicherheit gewährleistet. Die Montagearbeiten können somit auch von Nichtelektrofachpersonal ausgeführt werden. Durch die in zwei getrennten Vertiefungen (Nuten) geführten Verbindungskabel können sich keine Verbindungskabel mit unterschiedlichem Potential berühren. Die Montage und insbesondere Wartungsarbeiten können ausschließlich von der Dachoberseite her ausgeführt werden, wodurch kein Eingriff in die vorhandene Dachisolierung notwendig ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 einen Grundkörper von oben ohne Solarmodul
2 ein Solarmodul von oben
3 ein Solarmodul von unten
4 ein kompletter Solardachstein
5 vier Solardachsteine im Verband
6 eine Einzelheit aus 4
7 eine Einzelheit zur Befestigung des Solarmoduls im Randbereich
Ein photovoltaischer Solardachstein weist einen vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Material, wie Kunststoff, Polymerbeton oder Glas bestehenden Grundkörper 1 auf (1). Auf der Oberseite des Grundkörpers 1 ist eine nicht von benachbarten Dachsteinen abgedeckte ebene Fläche ausgebildet, auf welcher das ebene Solarmodul 2 vorzugsweise stoffschlüssig befestigt ist (4).
Vorteilhaft ist das Solarmodul 2 mittels eines elastischen und gut wärmeleitenden Klebemittels 12 flächig dicht sowie im Kantenbereich mit dem Grundkörper 1 verklebt. Zum Ausgleich der im Randbereich des Solarmoduls 2 vorhandenen Abschrägung 14 weist der Grundkörper 1 im Randbereich der das Solarmodul 2 aufnehmenden Vertiefung eine Auflagewulst 13 auf (7). Dadurch wird eine gleichmäßige Belastbarkeit des Solardachsteins über seine gesamte Fläche gewährleistet.
An der Unterseite des Solarmoduls 2 ist der Anschlussblock 9 ausgebildet, von dem die Verbindungsleitungen 3, 4 abgehen. An ihren Enden sind die Anschlussleitungen 3, 4 mit Kupplungsteilen der Kupplung 7 (Stecker und Buchse) versehen. Der Grundkörper 1 weist eine Aufnahmemulde 10 für den Anschlussblock 9 auf. Von der Aufnahmemulde 10 führen nutenförmige Kabelführungen 5, 6 zur oberen Stirnseite des Grundkörpers 1. Die Kabelführung 5 führt direkt zur Stirnseite des Grundkörpers 1. In dieser Kabelführung 5 verläuft die Verbindungsleitung 3, welche an der Dachunterseite zu einem weiteren Solardachstein führt. In der Kabelführung 6 ist zusätzlich eine Aufnahmemulde 8 ausgebildet, in welcher das an der Verbindungsleitung 4 angeordnete Kupplungsteil der Kupplung 7 versenkt untergebracht ist. Dieses Kupplungsteil bildet mit dem korrespondierenden Kupplungsteil der Verbindungsleitung 3' eines weiteren anderen Solardachsteins die Kupplung 7 (6). Ein Verband mehrerer Solardachsteine ist in 5 dargestellt.
Vorteilhaft ist die Aufnahmemulde 8 geometrisch und maßlich so ausgebildet, dass nur eine korrekt kontaktierte Kupplung 7 in ihr unterzubringen ist.
Wenn, wie in 1 dargestellt, neben den Kabelführungen 5, 6 ein den Solardachstein identifizierendes Kennzeichnungsfeld 11 angeordnet ist, kann die ordnungsgemäße Verkabelung der Solardachsteine einfach, zum Beispiel fotografisch, dokumentiert werden.

1: Grundkörper
2: Solarmodul
3: Verbindungsleitung
4: Verbindungsleitung
5: Kabelführung
6: Kabelführung
7: Kupplung
8: Aufnahmemulde
9: Anschlussblock
10: Aufnahmemulde
11: Kennzeichnungsfeld
12: Klebemittel
13: Auflagewulst
14: Abschrägung

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 4411458 A1 [0003]
- DE 19704255 A1 [0004]
- DE 4438858 A1 [0005]

Claims

Photovoltaischer Solardachstein mit einem in einen vorhanden Verband herkömmlicher Dachsteine einsetzbaren Grundkörper (1) und mindestens einem auf seiner Oberfläche angeordneten photovoltaischen Solarmodul (2), wobei das Solarmodul (2) auf der nicht von benachbarten Dachziegeln abgedeckten Fläche des Grundkörpers (1) unbeabstandet von diesem befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite des Solarmoduls (2) austretende flexible Verbindungsleitungen (3, 4) in nur nach oben offenen, nutenförmigen Kabelführungen (5, 6) im Grundkörper (1) an die obere Stirnseite des Grundkörpers (1) geführt werden und dass eine Kupplung (7) zum Verbinden der Verbindungsleitungen von zwei elektrisch zu verbindenden Solardachsteinen in einer Aufnahmemulde (8) untergebracht ist, welche sich in von einem oben benachbarten Dachstein abgedeckten Randbereich befindet.
Photovoltaischer Solardachstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmemulde (8) für die Kupplung (7) der Verbindungsleitungen geometrisch und maßlich so gestaltet ist, dass nur eine korrekt zusammengesteckte Kupplung (7) darin unterbringbar ist.
Photovoltaischer Solardachstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarmodul (2) an seiner Unterseite einen elektrischen Anschlussblock (9) aufweist, von welchem die Verbindungsleitungen (3, 4) abgehen, wobei der Anschlussblock (9) in eine Aufnahmemulde (10) im Grundkörper (2) ragt, und von der Aufnahmemulde die Kabelführungen (5, 6) für die flexiblen Verbindungsleitungen (3, 4) ausgehen.
Photovoltaischer Solardachstein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Randbereich des Grundkörpers (1) ein Kennzeichnungsfeld (11) angeordnet ist.