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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Solaranlagen und ihrer Befestigungssysteme für Solarmodule, vor allem Traggestelle mit Fundamenten und insbesondere Solartraggestelle mit Schwerkraftfundamenten.
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Für Freiflächen konzipierte Solartraggestelle derzeit üblicher Bauart, bestehend aus Fundament, Aufständerung und Solartisch, werden mit einem der folgenden Systeme auf der Standortfläche fixiert:
auf unversiegelten, durchdringbaren Freiflächen:
- – gerammte Pfosten, an denen ein so genannter Solartisch befestigt wird; auf versiegelten oder abgedeckten Flächen, auf denen nicht gerammt werden kann:
- – vor Ort gegossene Betonfundamente, auf denen die Aufständerung und der Solartisch befestigt werden
- – vorgefertigte Betongussteile, auf denen die Aufständerung und der Solartisch befestigt werden (Christian Bürscher, 2008: "Rammen oder Betonieren – Montage im Freien". In: Photovoltaik Nr. 3, 2008, S. 60–66. Berlin, Stuttgart).
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Die kostengünstigste der aufgeführten Bauarten ist das Solartraggestell, das durch gerammte Pfosten gegründet wird. Diese Konstruktionen sind aber nur auf einem Untergrund realisierbar, der, je nach Bauart des Gestells, ein Rammen bis in Tiefen von mindestens 0,6 bis 2,5 m ermöglicht.
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Auf Böden, die ein Rammen nicht ermöglichen, wird auf Solargestelle mit Betonfundamenten zurückgegriffen. Die Gründung dieser Solargestelle besteht im einfachsten Fall aus einem Betonblock, in dem eine oder mehrere Stützen des Gestells fixiert sind. Das Stahlbetonfertigteil wird entweder auf den Boden gestellt oder, je nach Ausführung, in eine Bodenvertiefung eingelassen. Alternativ zu Betonfertigteilen werden auch Fundamente direkt am Standort der Solaranlage gegossen (Christian Bürscher, 2008: „Rammen oder Betonieren-Montage im Freien". In: Photovoltaik Nr. 3, 2008, S. 60–66. Berlin, Stuttgart).
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Der Beton muss in einem Kosten- und Energie-intensiven Verfahren hergestellt und in Form gebracht werden. Dies ist nicht nur teuer, sondern belastet zusätzlich die Umwelt, da bei der Herstellung von Zement sehr viel CO2 ausgestoßen wird (4% der weltweiten Emissionen). Kosten steigernd wirkt sich außerdem die Entsorgung von Betonfundamenten für den Rückbau der Solaranlage aus, denn die Betonteile der Fundamente sind meistens unhandlich und schwer transportierbar.
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Des Weiteren weisen nicht in den Boden eingelassene Betonfundamente den Nachteil auf, dass sie bei Hangneigung, tonigen Böden und Niederschlag wegen ihrer glatten Auflagefläche relativ leicht zu rutschen beginnen.
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Vor allem wegen der genannten Kostengründe werden die meisten Freiflächen-Solaranlagen auf Ackerflächen realisiert, weil sie unversiegelt und nicht abgedeckt sind, und somit eine Gründung der Solargestelle durch gerammte Stahlpfosten ermöglichen.
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Schwerkraftfundamente derzeit üblicher Bauart werden in der Regel durch Betonteile realisiert. Diese werden mit einem Tragegestell verschraubt. Im einfachsten Fall bestehen sie aus einem Betonblock, in dem eine oder mehrere Stütze(n) fixiert ist/sind. Dieses Fundament wird entweder auf den Boden gestellt oder, je nach Ausführung, in eine Bodenvertiefung eingelassen (
DE 20 2008 008 396 U1 ).
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Solartraggestell mit einem Fundament zu entwickeln, das beim Auf- und Abbau deutlich weniger Aufwand verursacht als herkömmliche Fundamente.
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Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß durch das Prinzip der Schwerkraftfundamentierung gelöst, indem Gitter- oder Netzstrukturen, die Beschwerungsmaterial zusammenhalten, so als Teil von einem Solartraggestell oder von mehreren Solartraggestellen eingesetzt werden, dass diese durch das Beschwerungsmaterial gegen Abheben, Verschieben und Kippen fixiert werden.
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Die erfindungsgemäßen Solartraggestelle bestehen aus Fundamenten, insbesondere Schwerkraftfundamenten, aus einem Solartisch oder aus mehreren Solartischen mit Solarmodulen, aus Beschwerungsmaterial, aus Gitter- oder Netzstrukturen, die das Beschwerungsmaterial umgeben und es zusammenhalten und aus einem Verbindungselement oder aus mehreren Verbindungselementen zwischen Gitter- oder Netzstrukturen und Solartischen.
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Die Gitter- oder Netzstrukturen sind zum Teil seitlich offen gestaltet und so ausgelegt, dass Solartische oder einzelne Module mit einer geeigneten Ausrichtung auf ihnen fixiert werden können.
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Die erfindungsgemäßen Gitter- oder Netzstrukturen (4) sind so geformt, dass sie sowohl Hohlräume (7) ausbilden, die mit Beschwerungsmaterial (8) befüllt sind, als auch die Ständer ausprägen, auf denen die Solartische (1) befestigt sind.
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Die erfindungsgemäßen Verbindungselemente (5, 6) bestehen aus gebogenen Blechen, aus Bändern, Drähten oder Fasern, die um Teile der Gitter- oder Netzstruktur geschlungen oder in die Gitter- oder Netzstruktur eingehängt und am Solartisch befestigt sind. Dazu werden die Verbindungselemente so gestaltet, dass die Gitter- oder Netzstruktur über sie durch Schrauben (6) mit den Solartischen verbunden werden.
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Unter Solartisch wird im Rahmen dieser Erfindung eine Baugruppe verstanden, die aus einem Solarmodul oder aus mehreren Solarmodulen besteht, die gegebenenfalls zueinander durch Träger in einer Ebene liegend befestigt werden.
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Verbindungselemente bedeuten im Rahmen dieser Erfindung gebogene Bleche, Bänder, Drähte oder Fasern, die um Teile der Gitter- oder Netzstruktur geschlungen oder in die Gitter- oder Netzstruktur eingehängt werden und durch die der Solartisch an der Gitter- oder Netzstruktur befestigt wird.
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Unter Beschwerungsmaterial wird im Rahmen dieser Erfindung das Material verstanden, das in Verbindung mit der es umgebenden Netz- oder Gitterstruktur das Schwerkraftfundament ausbildet und das die erforderliche Gewichtskraft auf die Konstruktion ausübt.
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Unter Ständern werden im Rahmen dieser Erfindung Gebilde verstanden, auf denen Solartische so befestigt sind, dass sie dauerhaft und stromertragsoptimiert ausgerichtet sind.
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Die erfindungsgemäßen Gitter- oder Netzstrukturen sind so ausgebildet, dass sie mehrere Funktionen gleichzeitig erfüllen:
Sie halten das Beschwerungsmaterial zusammen,
sie ständern die Module in der gewünschten Neigung zur Sonne hin auf,
sie führen die Lasten (Gewicht des Solartisches, Windlast, Schneelast) ab.
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Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt also darin, dass eine bestimmte Ausprägung der Netz- oder Gitterstruktur, die das Beschwerungsmaterial zusammenhält, gleichzeitig die Lastaufnahme und die Aufständerung übernimmt. Damit können ansonsten notwendige Lastaufnahmekonstruktionen und Ständer entfallen.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird es überraschenderweise möglich, den Aufwand für die Erstellung und den Rückbau der Solartraggestell-Fundamente deutlich zu reduzieren. Dies liegt am Einsatz von gegenüber Beton deutlich kostengünstigeren Materialien wie Sand, Kies oder Bruchstein als wesentlichen Fundamentbestandteil sowie am Wegfallen der bei der Betonierung notwendigen Verschalung. Zusätzlich wird der Aufwand durch das Entfallen der sonst üblichen Aufständerungen zwischen Fundament und Solartisch reduziert.
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Für den Rückbau muss die Netz- oder Gitterstruktur nur in ihrer Anordnung verschoben und das Beschwerungsgut mit einem Radlader verladen und per LKW abtransportiert werden. Dies reduziert gegenüber dem Rückbau von Betonfundamenten ebenfalls den Kostenaufwand.
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Solartraggestelle mit Schwerkraftfundamenten lassen sich außerdem auch auf geneigten Flächen ohne Einlassung des Fundaments in den Boden realisieren, da die Auflagefläche aus Beschwerungsgut und Drahtgitter deutlich rauer ist als glatter Beton. Die Unebenheiten drücken sich in den (weichen) Untergrund und verhindern somit ein Abrutschen des Fundaments.
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Alle Probleme des Solartraggestelleinsatzes auf ebenen bis flach geneigten Flächen – die kostenaufwendige Fundamentherstellung, der kostenaufwendige Rückbau, Klimaschädlichkeit der verwendeten Materialien und die Rutschanfälligkeit des Fundaments – werden durch die erfindungsgemäßen Merkmale gelöst.
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Die erfindungsgemäße Lösung gestattet es, ein kostengünstiges, in der Herstellung klimafreundliches Solartraggestell zu schaffen, das auch auf versiegelten oder abgedeckten Standorten (wie z. B. Konversionsflächen oder ehemalige Mülldeponien) den Bau von Solaranlagen ohne Kostennachteil gegenüber Solaranlagen auf in den Boden gerammten Gestellen ermöglicht.
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Die Summe der Vorteile gegenüber Betonfundamenten ermöglicht die Realisierung von Solaranlagen auf versiegelten oder abgedeckten Flächen zu Preisen, die niedriger sind als bei in den Boden gerammten Tragekonstruktionen auf beispielsweise Ackerböden.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass Solartraggestelle mit Fundamenten, insbesondere mit Schwerkraftfundamenten gemäß der 1 aus einem Solartisch (1) und einer Gitter- oder Netzstruktur oder aus mehreren mit Beschwerungsmaterial (8) gefüllten Gitter- oder Netzstrukturen (4) bestehen. Dabei sind die Gitter- oder Netzstrukturen so geformt, dass die Solartraggestelle gegen Verschieben, Kippen und Abheben befestigt sind, und die Solartische stromertragsoptimiert auf ihnen befestigt werden können.
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Die Merkmale der Erfindung gehen aus den Elementen der Ansprüche und aus der Beschreibung hervor, wobei sowohl einzelne Merkmale als auch mehrere in Form von Kombinationen vorteilhafte Ausführungen darstellen, für die mit dieser Schrift Schutz beantragt wird. Die Erfindung besteht in einer Kombination aus bekannten (Solarmodule, Profil-Träger) und neuen Elementen (neuartig geformte Gitter- oder Netzstrukturen, Verbindungselemente zwischen Gitter- oder Netzstrukturen und Solartischen), die sich gegenseitig beeinflussen und in ihrer neuen Gesamtwirkung einen Gebrauchsvorteil und den erstrebten Erfolg ergeben, der darin liegt, dass die erfindungsgemäßen Solartraggestelle nunmehr überraschend leicht, schnell und kostengünstig auf- und rückgebaut werden können.
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Die Erfindung soll anhand der 1 bis 2 als Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, ohne auf diese Beispiele beschränkt zu sein.
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Die Figuren zeigen:
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1: Solartraggestell bestehend aus einem Solartisch (1) mit C-Profilschienen (2) und Solarmodulen (3), auf einer Gitter- oder Netzstruktur (4), die zwei mit Beschwerungsmaterial (8) befüllte Hohlräume aufweist (7).
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2: Verbindung zwischen C-Profilschiene (2) und Streben der Gitter- oder Netzstruktur (4) aus gebogenen Blechen (5) mit Schraube und Mutter (6).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Solartisch
- 2
- C-Profilschiene
- 3
- Solarmodul
- 4
- Gitter- oder Netzstrukturen
- 5
- gebogenes Blech
- 6
- Schraube und Mutter
- 7
- Hohlraum
- 8
- Beschwerungsmaterial
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202008008396 U1 [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Christian Bürscher, 2008: ”Rammen oder Betonieren – Montage im Freien”. In: Photovoltaik Nr. 3, 2008, S. 60–66. Berlin, Stuttgart [0002]
- Christian Bürscher, 2008: „Rammen oder Betonieren-Montage im Freien”. In: Photovoltaik Nr. 3, 2008, S. 60–66. Berlin, Stuttgart [0004]
