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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Befestigung einer Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage auf einem Körper.
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Damit eine Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage einen optimalen Wirkungsgrad erzielt, ist es notwendig, dass diese in einem tages- und jahreszeitabhängigen Winkel zur Erdoberfläche so wie in eine vom Aufstellungsort abhängige Himmelsrichtung ausgerichtet sind.
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Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise Vorrichtungen bekannt, mit denen eine Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage auf dem Dach eines Gebäudes befestigt werden kann, wobei die Ausrichtung der Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage im Wesentlichen durch die Gegebenheiten, das heißt einerseits durch die Ausrichtung der Dachschräge und andererseits durch den Anstellwinkel dieser bezüglich der Erdoberfläche vorgegeben ist. Darüber hinaus sind Haltevorrichtungen bekannt, mit Hilfe welcher Photovoltaikanlagen auf einem ebenen Untergrund, etwa einem Flachdach oder unmittelbar auf der Erdoberfläche unter einem bevorzugten Anstellwinkel aufgestellt werden können. Vorrichtungen dieser Art werden beispielsweise dazu verwendet, sonnenreiche Regionen für die Gewinnung elektrischer Energie nutzbar zu machen. In diesem Zusammenhang sind auch Vorrichtungen bekannt, welche es ermöglichen, die Ausrichtung der Photovoltaikanlage dem Verlauf des Sonneneinfallswinkels nachzuführen.
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Die bekannten Vorrichtungen sind jedoch nicht dazu geeignet, ortsvariabel aufgestellt werden zu können, was häufig bereits dadurch verhindert wird, dass die vorgesehene Vorrichtung zur Befestigung der Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage mit einer Immobilie oder einem anderen festen Untergrund verbunden ist. Die Variabilität bekannter Vorrichtung ist weiterhin dadurch eingeschränkt, dass sie nicht die Möglichkeit bieten, etwa um Platz zu sparen, aus einer Betriebsposition mit angewinkelter Photovoltaik- bzw. Solarkollektorfläche in eine weniger Raum erfüllende Ruheposition bewegt werden können.
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Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die die vorgenannten Nachteile nicht aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sollte insbesondere eine ortsunabhängige Aufstellung einer Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage ermöglichen und darüber hinaus über Mittel verfügen, welche die Verstellung der Ausrichtung der Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage aus einer Betriebsposition in eine Platz sparende Ruheposition ermöglichen.
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Diese Aufgabe löst erfindungsgemäß eine gattungsgemäße Vorrichtung, mit einem Dachstuhl, der eine Montagefläche für die Befestigung einer Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage bereitstellt, wobei die Montagefläche in einer ersten Stellposition des Dachstuhls in einem bevorzugten Winkel zu einem Sonneneinfallswinkel ausgerichtet ist und in einer zweiten Stellposition des Dachstuhls an eine Fläche des Körpers anliegt, und bei der der Körper als Standsockel für den Dachstuhl dient.
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Der Fachmann wird erkennen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht auf die Verwendung bestimmter Photovoltaik- oder Solarkollektoranlagen beschränkt ist. Vielmehr sollen sämtliche Arten von Anlagen Anwendung finden können, die für die Umwandlung von Sonnenenergie entweder in elektrische oder Wärmeenergie geeignet sind. Wenn in der nachfolgenden Beschreibung von einer Anlage die Rede ist, soll gleichzeitig mit umfasst sein, dass je nach Ausführungsform lediglich ein Teilaggregat der gesamten Anlage auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung befestigt sein kann. Im Falle einer Photovoltaikanlage betrifft dies vorzugsweise lediglich die der Sonne zugewandte Photovoltaikpaneele, oder im Fall einer Solarkollektoranlage kann das auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung befestigte Teilaggregat beispielsweise auf einen Solarabsorber beschränkt sein, während dessen ein eventueller Wärmetauscher an einem abgelegenen Ort vorliegen kann.
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Die offenbarte Vorrichtung definiert eine Montagefläche für die Befestigung einer Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage, wobei die tatsächliche Ausgestaltung der Montagefläche, insbesondere betreffend ihre Geometrie oder die verwendeten Befestigungsmittel für die zu montierenden Anlagen, an die zu adaptierende Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage angepasst ist. Besonders bevorzugt ist die Montagefläche derart ausgestaltet, dass sie die variable Montage einer Vielzahl aus dem Stand der Technik bekannter und auf dem Markt erhältlicher Anlagen bei begrenztem Aufwand ermöglicht.
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Der erfindungsgemäße Dachstuhl hat im Wesentlichen zwei Aufgaben. Zum einen sorgt er dafür, dass die montierte Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage in einem bevorzugten Winkel zu einem Sonneneinfallswinkel ausgerichtet ist, und soll zum anderen gewährleisten, dass die von ihm bereitgestellte Montagefläche und damit die darauf montierte Anlage in einer zweiten Stellposition an eine Fläche des Körpers Platz sparend anliegt. Der bevorzugte Winkel zu einem Sonneneinfallswinkel kann dabei ein vorbestimmter fester Winkel sein, der einen Kompromiss im Hinblick auf den für den Wirkungsgrad der Anlage optimalen Einfallswinkel darstellt, oder ein variabler Winkel sein.
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Wenn in der nachstehenden Beschreibung von dem Winkel der Montagefläche zu einem Sonneneinfallswinkel die Rede ist, ist dabei ein Winkel gemeint, der zwischen der Flächennormalen der Montagefläche und dem tatsächlichen bzw. einem genäherten Sonneneinfallswinkel eingeschlossen wird. Der Fachmann wird erkennen, dass es zur optimalen Ausrichtung der Montagefläche bzw. der Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage zu dem Sonneneinfallswinkel besonders zweckmäßig ist, wenn die Montagefläche in der ersten Stellposition in zwei senkrecht zu einander stehenden Ebenen verschwenkt werden kann. Besonders bevorzugt wird dabei die Verschwenkung zumindest in einer der Ebenen durch eine Verstellung des Dachstuhls erreicht. Bei einer besonders effizienten Ausführungsform der Erfindung ermöglichen die Stellmittel des Dachstuhls für die Verstellung der Montagefläche in der vorbenannten Ebene sogleich die Verstellung des Dachstuhls aus der ersten Stellposition in die Platz sparende zweite Stellposition.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Körper ein quaderförmiger Container, beispielsweise ein handelsüblicher 40-Fuß Container, bei dem auf der Montagefläche eine Photovoltaik- bzw. Solarstromanlage befestigt ist. Grundsätzlich kann es sich bei dem Container auch um jeden handelsüblichen Stückgut- oder Speditionscontainer handeln, so lange er die nötige Standfestigkeit bzw. Stabilität aufweist, um eine erfindungsgemäße Vorrichtung zu tragen. Die Verwendung eines Containers hat darüber hinaus den Vorteil, dass es sich bei dem aus dem Container und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusammengesetzten System um eine feste mobile Einheit handelt und somit keine Baugenehmigung für die Aufstellung benötigt wird. Genauso kann der Container als ein mobiler oder nicht mobiler Gebäudeteil verwendet werden und stellt somit eine begehbare Räumlichkeit zur Verfügung, die gleichzeitig die Möglichkeit der Solarenergiegewinnung bietet.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestehen die Montagefläche und die Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage aus zumindest zwei Teilelementen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die verwendete Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage bei der Einnahme der zweiten Stellposition des Dachstuhls an zwei unterschiedliche Teilflächen des Körpers angelegt werden kann. Die verwendete Anlage ist in diesem Fall somit kein starres Einzelelemente sondern besteht beispielsweise aus zwei Teilelementen, die über eine Scharnierverbindung der Montageflächenteilelemente oder dergleichen schwenkbar miteinander verbunden sind. Bei der Verwendung der letztgenannten Ausführungsform der Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage in Verbindung mit einem Körper in Form eines quaderförmigen Containers kann somit der Dachstuhl derart ausgebildet sein, dass beispielsweise in der ersten Stellposition des Dachstuhls die Montagefläche eine ebene Fläche ist, während dessen in der zweiten Stellposition dieses die Montagefläche aus zwei angewinkelten Teilflächen besteht, welche an eine erste und eine zweite Seitenfläche des Containers angelegt sind.
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Je nach Breitengrad des Aufstellorts und nach Jahres- bzw. Tageszeit kann der optimale Aufstellwinkel der Montagefläche stark variieren. Bei einer Ausführungsform schließt die ebene Montagefläche mit einer ebenen Grundfläche des Körpers in der ersten Stellposition des Dachstuhls einen Winkel zwischen 20° und 60° ein.
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Um die Flexibilität der Ausrichtung der Montagefläche mit Bezug auf die Sonneneinstrahlrichtung in den oben genannten zwei Ebenen zu erreichen, ist der Körper oder der Dachstuhl auf einem Drehkranz befestigt, der ein Verschwenken des Körpers oder des Dachstuhls parallel zu der Grundfläche des Körpers ermöglicht. Bei dieser Ausführungsform ist deshalb die Montagefläche sowohl derart verschwenkbar, dass der Winkel zwischen der Montagefläche und einer ebenen Grundfläche des Körpers variiert werden kann, als auch in der Weise, dass ein gewünschter Drehwinkel in der Ebene parallel zur Grundfläche des Körpers eingestellt werden kann.
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Besonders bevorzugt ist der Körper hohl und weist einen Zugang auf. Je nach Ausführungsform auch unter der Voraussetzung, dass ein solcher Körper über Mittel verfügt, welche das Umsetzen mit einem Kran oder einem Stapler ermöglichen.
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Wie bereits erwähnt ist es bei der bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die erste Stellposition in Abhängigkeit des tatsächlichen Sonneneinfallswinkels nachführbar ist, bis ein maximaler Wirkungsgrad der Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage erreicht wird. Je nach Ausführungsform kann dies beispielsweise über eine manuell antreibbare Stellmechanik zur Verstellung der ersten Stellposition realisiert sein.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform, welche die vorbenannte Nachführung ermöglicht, weist die folgenden Merkmale auf:
- – eine Einheit zum Ermitteln des Sonneneinstrahlwinkels bezüglich einer Referenzebene;
- – eine Einheit zum Ermitteln der Ausrichtung des Dachstuhls in der ersten Stellposition bezüglich der Referenzebene;
- – eine erste Stellmechanik zum Verstellen der ersten Stellposition; und
- – eine Steuereinheit, die mit der Einheit zum Ermitteln des Sonneneinstrahlwinkels und mit der Einheit zum Ermitteln der Ausrichtung des Dachstuhls kommunizierend in Verbindung steht und die erste Stellmechanik ansteuert, zumindest bis ein optimaler Wirkungsgrad der Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage erreicht ist.
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Eine Erweiterung der vorbenannten Ausführungsform, welche auch die Verstellung der Montageebene über den bereits erwähnten Drehkranz ermöglicht, weist darüber hinaus auf:
- – eine zweite Stellmechanik für einen Drehkranz, der ein Verschwenken des Körpers oder des Dachstuhls parallel zur Grundfläche des Körpers ermöglicht; und
- – eine Steuereinheit, die mit der Einheit zum Ermitteln des Sonneneinstrahlwinkels und mit der Einheit zum Ermitteln der Ausrichtung des Dachstuhls in Verbindung steht und die zweite Stellmechanik ansteuert, bis ein optimaler Wirkungsgrad der Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage erreicht ist.
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Die beiden letztgenannten Ausführungsformen können sowohl eine manuelle als auch eine vollautomatische Verstellung bzw. Nachführung der Montageebene einschließen. Dementsprechend sind bei einer Ausführungsform über die Steuereinheit Steuermotoren der ersten und zweiten Stellmechanik ansteuerbar. Bei einer zweiten Ausführungsform steuert die Steuereinheit eine Anzeige an, auf der Instruktionen für eine manuelle Verstellung der ersten und zweiten Stellmechanik angezeigt werden.
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Der Fachmann wird erkennen, dass bei einer wiederholten Ermittlung sowohl des Sonneneinstrahlwinkels als auch der Ausrichtung des Dachstuhls bzw. der Montageebene auch während der Verstellung über die Stellmechaniken von der Steuereinheit ermittelt werden kann, wann eine optimale Stellposition erreicht ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren erläutert. Dabei zeigt
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1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einem quaderförmigen Container sowie unter Verwendung einer Photovoltaikpaneele;
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2 eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in zwei unterschiedlichen ersten Stellpositionen;
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3 eine Vorrichtung mit zweigeteilter Montagefläche in einer ersten Stellposition;
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4 die Vorrichtung aus 3 in der zweiten Stellposition; und
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5 einen begehbaren Container auf einem Drehkranz.
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1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem quaderförmigen Container 2, auf dem der Dachstuhl 3 befestigt ist, welcher eine Montagefläche 4 zur Befestigung einer Photovoltaikanlage 1 abgrenzt. Darüber hinaus ist zu erkennen, dass der Container 2 Zugänge 11 aufweist und somit begehbar ist. Der Dachstuhl 3 befindet sich in einer ersten, betriebsbereiten Stellposition 5.
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2 zeigt eine Seitenansicht, bei der ein Körper 2 mit einem rechteckigen Querschnitt an seiner Grundfläche 9 auf einem Drehkranz 10 befestigt ist. Der Körper 2 ist somit in einer Ebene senkrecht zur Zeichnungsebene drehbar. Wie in 1 ist auch in 2 die Montagefläche in einer ersten Stellposition 5 abgebildet, wobei in 2 zwei mögliche Anstellwinkel, beispielsweise für die Winter- und die Sommerzeit, dargestellt sind. Beispielsweise kann für die Sommerperiode ein Anstellwinkel der Montagefläche 2 mit Bezug auf die Grundfläche 9 des Körpers 2 von 30° vorgesehen sein, während dessen für die Winterzeit aufgrund der flacheren Sonneneinfallswinkel ein Anstellwinkel von 45° für die Montagefläche 4 bevorzugt wird. Diese Winkel können feste Winkel, oder bei nachgeführter Montagefläche, genäherte Winkel sein. Es ist zu erkennen, dass in der dargestellten Ausführungsform die Verschwenkung der Montagefläche 4 über ausziehbare Sparren 13 in der Weise erfolgt, dass die Montagefläche 4 an einer Kante des Körpers 2 angelenkt wird. Über den Drehteller 10 sowie den verstellbaren Dachstuhl 3 ist die Montagefläche 4 sowohl in der Zeichenebene als auch in der Ebene senkrecht zur Zeichenebene verschwenkbar. Diese Ausführungsform ermöglicht es somit, die Montagefläche für jeden denkbaren Sonneneinstrahlwinkel optimal auszurichten.
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3 zeigt eine Ausführungsform mit zweigeteilter Montagefläche 4, bestehend aus einem ersten Teilelement 7 und einem zweiten Teilelement 8. Während dessen in 3, wie auch in den 1 und 2 der Dachstuhl 3 und damit die Montagefläche 4 in einer ersten Stellposition 5 dargestellt ist, zeigt 4 eine zweite Stellposition 6 des Dachstuhls 3, bei der die Montagefläche 4 mit ihren Teilelementen 7, 8 an eine Fläche des Körpers 2 Platz sparend anliegt. Ebenfalls zu erkennen ist die bevorzugte Anlenkung der beiden Teilelemente 7, 8 über ein Scharnier 12.
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5 zeigt einen quaderförmigen Körper 2, beispielsweise einen Container, mit Zugängen 11, einer Tür sowie einem Fenster, wobei der Körper 2 auf einem Drehkranz 10 zur Verschwenkung in der Ebene senkrecht zur Zeichenebene angeordnet ist. Wie für die meisten Ausführungsformen bevorzugt, wird auch im dargestellten Fall der Körper 2 parallel zu seiner Grundfläche 9 verdreht.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Photovoltaik- oder Solarkollektoranlage
- 2
- Körper
- 3
- Dachstuhl
- 4
- Montagefläche
- 5
- erste Stellposition
- 6
- zweite Stellposition
- 7
- erstes Teilelement
- 8
- zweites Teilelement
- 9
- Grundfläche des Körpers
- 10
- Drehkranz
- 11
- Zugang
- 12
- Scharnier
- 13
- Sparren
