DE102009056337B4

DE102009056337B4 - Montagesystem für Solarmodule sowie Sonnenenergieanlage mit dem Montagesystem

Info

Publication number: DE102009056337B4
Application number: DE102009056337A
Authority: DE
Inventors: Roland PLANK; Andreas Marschall; Jürgen Berg
Original assignee: FISCHER LICHTSYSTEME GmbH; ILIOTEC GmbH
Current assignee: FISCHER LICHTSYSTEME GMBH, DE; ILIOTEC GMBH, DE
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2029-12-02
Also published as: DE202009018151U1; DE102009056337A1

Abstract

Montagesystem (5) zur. Montage von mindestens einem Solarmodul (4) auf einer horizontalen, insbesondere waagrechten, Standfläche, mit einer Unterkonstruktion (8), die zur Auflage auf der Standfläche ausgebildet ist, mit einem Rahmenmodul (7), welches auf der Unterkonstruktion (8) befestigt ist, wobei das Rahmenmodul (7) miteinander verbundene Querstreben (9) und Längsstreben (10) aufweist, und wobei das mindestens eine Solarmodul (4) an dem Rahmenmodul (7) anbringbar oder angebracht ist, wobei die Unterkonstruktion (8) mehrere Auflageschienen (6) aufweist, die zur Auflage auf der Standfläche ausgebildet sind und sich durchgängig unter dem Rahmenmodul (7) erstrecken, wobei die Auflageschienen (6) gleichgerichtet zu einer Projektion der Längsstreben (10) auf die Standfläche sind, und dadurch gekennzeichnet, dass das Montagesystem (5) zerstörungsfrei auf der Standfläche aufliegt und die Querstreben (9) ortsfest zur Unterkonstruktion (8) angebracht sind und die Längsstreben (10) des Rahmenmoduls (7) relativ zu den Querstreben (9) positionierbar oder verschiebbar sind, so dass das Rahmenmodul (7) auf unterschiedliche Breiten verschiedener Solarmodule (4) einstellbar ist, und dass die Unterkonstruktion (8) ein auf den Auflageschienen (6) aufstehendes Rückblech (13) sowie mehrere auf den Auflageschienen (6) angeordnete Stützabschnitte (25) aufweist an denen die Querstreben (9) des Rahmenmoduls (7) befestigt sind, und die in Richtung der Standfläche die Traglast des Rahmenmoduls abtragen, wobei das Rückblech (13) in der Flächenerstreckung durchgängig ausgebildet ist, so dass durch dies kein Wind in das Montagesystem (5) eindringen kann und gekennzeichnet durch einen unteren Schlitz (24), der zwischen der Standfläche und der Querstrebe (9), die an den mehreren Stützabschnitten (25) befestigt ist, angeordnet ist, wobei der untere Schlitz (24) zusammen mit einem oberen Schlitz (23), der auf einer gegenüberliegenden Seite des Solarmoduls (4) angeordnet ist, ein Unterströmen des Solarmoduls (4) mit Wind erlaubt, wobei im Bereich des oberen Schlitzes (23) die Längsstrebe (10) auf der Querstrebe (9) aufliegt und die Längsstrebe (10) am unteren Ende T-förmig an die Querstrebe (9) anstößt, so dass diese Querstrebe (9) und die Längsstrebe (10) gemeinsam eine Auflagefläche für das Solarmodul (4) bilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Montagesystem zur Montage von mindestens einem Solarmodul auf einer horizontalen, insbesondere waagerechten Standfläche mit einer Unterkonstruktion, die zur Auflage auf der Standfläche ausgebildet ist, mit einem Rahmenmodul, welches auf der Unterkonstruktion befestigt ist, wobei das Rahmenmodul miteinander verbundene Querstreben und Längsstreben aufweist, und wobei das mindestens eine Solarmodul an dem Rahmenmodul anbringbar ist. Die Erfindung betrifft auch eine Sonnenenergieanlage mit dem Montagesystem.
Solarmodule dienen dazu, Sonnenenergie in elektrische Energie und/oder verwertbare Wärmeenergie zu wandeln. Damit eine Solaranlage wirtschaftlich interessant ist, wird pro Solaranlage eine Vielzahl von Solarmodulen verwendet. Die Solarmodule sollen dabei gegenüber einer Horizontalen gewinkelt angeordnet sein, wobei ein ca. 30°-Winkel eine maximale Wirtschaftlichkeit der Solarmodule sicherstellt. Aus den Randbedingungen hinsichtlich der Aufstellung der Solarmodule ergibt sich somit die Notwendigkeit, ein Montagesystem zur Aufnahme der Solarmodule zu verwenden.
Die Druckschrift DE 201 19 629 U1 offenbart einen Ständer, insbesondere einen Dachaufständer, für Photovoltaik- und thermische Module mit einem Rahmen aus hochfesten waagerechten und senkrechten Hohlkörperprofilen, die eckseitig miteinander verbunden sind und die zur Aufnahme von gerahmten oder ungerahmten Photovoltaikmodulen oder thermischen Solarmodulen ausgebildet sind. In einer Ausführungsform ist der Modulrahmen aufgeständert auf einer horizontalen Standfläche angeordnet.
Die DE 10 2007 000 697 A1 offenbart einen Träger für einen Solarkollektor mit einer auf eine Unterlage aufsetzbaren rückseitigen Stütze und einer auf die Unterlage aufsetzbaren vorderseitigen Aufnahme für den Solarkollektor. Der Solarkollektor ist oben gelenkig mit einer rückseitigen Stütze in Form einer Rückwand verbunden, so dass diese zueinander winkelverstellbar sind.
Die DE 20 2008 014 274 U1 offenbart ein modulares und freitragendes Dachmontagesystem für Solarmodule auf Flachdächern. Um eine Verankerung in der Dachfläche zu vermeiden, weist das Dachmontagesystem eine erste und eine zweite vordere Modulstütze sowie eine erste und eine zweite hintere Modulstütze auf. Weiterhin wird eine Frontabdeckung, die den Raum zwischen den zwei vorderen Modulstützen, und eine Rückabdeckung, die den Raum zwischen den Modulstützen abdeckt, angebracht.
Die Druckschrift EP 1 619 727 A2 , die den nächstkommenden Stand der Technik bildet, betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen von Solarmodulen auf Flachdächern mit einem auf dem Dach verankerbaren Tragegestell und einem in das Tragegestell einhängbaren Rahmen, an dem die Solarmodule befestigt sind, wobei das Tragegestell eine obere Aufnahme und eine untere Aufnahme zum Einhängen des Rahmens in geneigter Position umfasst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Montagesystem für Solarmodule vorzustellen, welches stabil ist sowie eine sichere Montage unterschiedlicher Solarmodule ermöglicht und gleichzeitig kostengünstig und montagefreundlich ist. Ferner ist es Aufgabe, eine Sonnenenergieanlage mit diesem Montagesystem zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Montagesystem mit den Merkmalen des Anspruches 1 und des Anspruches 2 sowie durch eine Sonnenenergieanlage mit den Merkmalen des Anspruches 11 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Erfindungsgemäß wird ein Montagesystem zur Montage von mindestens einem Solarmodul vorgestellt. Bei dem Solarmodul handelt es sich vorzugsweise um ein Photovoltaikmodul, welches das Licht der Sonne direkt in elektrische Energie umwandelt. Alternativ oder ergänzend kann das Solarmodul auch als ein Solarthermiemodul ausgebildet sein, welches die Sonnenenergie in nutzbare Wärmeenergie, zum Beispiel zur Unterstützung eines Heizungskreislaufes, wandelt. Das Montagesystem kann optional auch zur Montage von gemischten Arten von Solarmodulen ausgebildet sein.
Das Montagessystem ist dazu ausgebildet, auf einer horizontalen, insbesondere waagerechten Standfläche aufgestellt zu werden. Insbesondere ist die Neigung der Standfläche kleiner als 7°, insbesondere kleiner 5°. Bei der Standfläche kann es sich beispielsweise um ein Flachdach eines Gebäudes, wie zum Beispiel einer Fabrikhalle oder einem Bürogebäude, handeln. Insbesondere weist das Flachdach eine übliche Bedeckung auf, die z. B. Bitumenbahnen oder andere Abdichtschichten aufweist. Es ist jedoch auch möglich, dass das Montagesystem – optional unter Zwischenschaltung eines Fundamentes o. ä. – auf einer Erdfläche aufgestellt wird.
Bevorzugt ist das Montagesystem ausgebildet, mehrere Solarmodule, insbesondere mindestens drei Solarmodule, vorzugsweise mindestens fünf Solarmodule und insbesondere mindestens sieben Solarmodule in einer Reihe aufzunehmen. In einer Großausführung kann das Montagesystem auch für mehr als 10, 20, 50 oder 70 Solarmodule in einer einzigen Reihe ausgebildet sein. Besonders in dieser Ausführung ist das Montagesystem für Megawatt-Solaranlagen mit einer Peakpower von mindestens 1 Megawatt-Peakpower (1 MWp) geeignet.
Das Montagesystem umfasst eine Unterkonstruktion, die zur Auflage auf der Standfläche ausgebildet ist und ein Rahmenmodul, welches auf der Unterkonstruktion befestigt ist. Funktionell betrachtet wird das Montagesystem somit aus mindestens oder genau den zwei Baugruppen Unterkonstruktion und Rahmenmodul gebildet.
Das Rahmenmodul weist miteinander verbundene Querstreben und Längsstreben auf, wobei das mindestens eine Solarmodul an dem Rahmenmodul anbringbar ist oder angebracht ist. Die Querstreben und Längsstreben sind zueinander vorzugsweise rechtwinklig oder im Wesentlichen rechtwinklig ausgerichtet. Vorzugsweise stützt sich das Solarmodul ausschließlich über das Rahmenmodul an der Unterkonstruktion ab.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Querstreben und die Längsstreben des Rahmenmoduls relativ zueinander verschiebbar oder an unterschiedlichen Positionen zueinander positionierbar sind, so dass das Rahmenmodul auf unterschiedliche Größen verschiedener Solarmodule einstellbar, insbesondere anpassbar ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Querstreben und Längsstreben zueinander in gestuften Positionen positionierbar sind oder stufenlos verschiebbar sind.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Querstreben ortsfest zur Unterkonstruktion angebracht und die Längsstreben verschiebbar sind.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass bekannte Montagesysteme, insbesondere für Flachdächer, meist nur für eine einzige Größe eines Solarmoduls ausgelegt sind. Damit ist der Anwender bei der Auswahl des Montagesystems an einen spezifischen Typ eines Solarmoduls gebunden, was eine nicht sinnvolle Einschränkung bei der Auslegung einer Sonnenenergieanlage darstellt. Aus diesem Grund wird bei dem erfindungsgemäßen Montagesystem mindestens eine Einstellmöglichkeit zur Anpassung des Montagesystems an unterschiedliche Größen verschiedener Solarmodule vorgesehen.
Es ist optional auch möglich, dass in dem Montagesystem sowohl Photovoltaikmodule als auch Solarthermiemodule eingesetzt werden, da das Rahmenmodul entsprechend einstellbar ist.
Damit wird ein universell einsetzbares Montagesystem vorgeschlagen, welches eine hohe Modulvarianz, insbesondere Solarmodulvarianz zeigt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Oberseite des Solarmoduls in der bestimmungsgemäßen Position, also die Seite mit der aktiven Fläche, gegenüber der Standfläche um mindestens 14°, vorzugsweise um mindestens 18° und insbesondere um mindestens 24° aufgestellt. Vorzugsweise ist jedoch der Winkel kleiner als 30°, da ansonsten Probleme hinsichtlich von auftretenden Windlasten und/oder Zulassungsprobleme im Hinblick auf die geltende Windlasten gemäß DIN 1055/4 zu befürchten sind.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Querstreben und/oder die Längsstreben als Hohlprofile, insbesondere Aluminiumstrangpressprofile, ausgebildet. Aluminiumstrangpressprofile zeichnen sich durch eine sehr hohe Steifigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht aus, so dass das Montagesystem eine hohe mechanische Belastbarkeit bei vergleichsweise geringem Gewicht aufweist. Ferner sind die in Aluminiumstrangpressprofile einfacher Weise abzulängen und zu konfektionieren.
Vorzugsweise zeigen die Aluminiumstrangpressprofile Nuten, insbesondere Längsnuten, in die Nutensteine oder andere Elemente eingesetzt werden können, um Befestigungsmittel zur Befestigung der Querstreben an der Unterkonstruktion oder der Längsstreben oder Querstreben an dem Solarmodul oder untereinander zu fixieren. Statt Nuten können auch andere mechanische Schnittstellen, wie z. B. Durchgangsöffnungen, Sacklöcher, Bolzen, Gewindebohrungen etc. vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß sind die Querstreben gleichgerichtet zu der Standfläche, also insbesondere parallel zu der Standfläche, ausgerichtet und die Längsstreben gewinkelt zu der Standfläche ausgerichtet, insbesondere nehmen die Längsstreben den zuvor beschriebenen Zwischenwinkel zwischen Standfläche und Oberseite des Solarmoduls ein.
Erfindungsgemäß sind die Längsstreben verschiebbar auf den Querstreben angeordnet, so dass das Rahmenmodul auf unterschiedliche Breiten verschiedener Solarmodule einstellbar ist. Unter der Breite des Solarmoduls wird vorzugsweise dessen Ausdehnung in Richtung einer Reihe der Solarmodule verstanden. Bei der Auslegung einer Sonnenenergieanlage werden somit die Querstreben auf die Länge konfektioniert, die – gegebenenfalls unter Berücksichtigung von Zwischenräumen etc. – einem Vielfachen der Breite des zu montierenden Solarmoduls entspricht. Damit ist das Montagesystem in einfacher Weise an unterschiedliche Breiten von Solarmodulen anpassbar, ohne eine Vielzahl von Einzelbauteilen bevorraten zu müssen. Alternativ dazu kann auch nur eine Länge von Querstreben bevorratet werden, wobei verbleibende freie Bereiche der Querstreben z. B. randseitig durch ein Verkleidungsteil abgedeckt werden können.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind Befestigungsmittel zur Anbringung des Solarmoduls an dem Rahmenmodul vorgesehen, welche an den Längsstreben angeordnet sind und entlang der Längsstreben. verschiebbar oder positionierbar sind, um das Rahmenmodul auf unterschiedliche Längen verschiedener Solarmodule einstellen zu können.
Genauer gesagt, ist nicht nur die Einstellbarkeit auf unterschiedliche Längen, sondern insbesondere die Einstellbarkeit auf unterschiedliche Positionen der mechanischen Schnittstellen an den Solarmodulen ein möglicher Vorteil der Erfindung. Es hat sich nämlich gezeigt, dass verschiedene Solarmodulhersteller unterschiedliche Positionen an einem Rahmen eines Solarmoduls als spezifizierte mechanische Schnittstelle angeben. Durch die verschiebbaren oder unterschiedlich positionierbaren Befestigungsmittel an den Längsstreben ist es möglich, das Montagesystem an die unterschiedlichen Längen und/oder an die unterschiedlichen Positionen der mechanischen Schnittstellen der Solarmodule anzupassen. Gegebenenfalls können auch bei unterschiedlichen Solarmodulen mit verschiedenen Dicken unterschiedliche Befestigungsmittel bevorratet oder eingesetzt werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bilden die Unterkonstruktion und das Rahmenmodul gemeinsam und unter Ausschluss des Solarmoduls eine selbsttragende Konstruktion. Betrachtet man insbesondere einen Querschnitt senkrecht zur Erstreckung in Reihenrichtung des Montagesystem, so bilden Unterkonstruktionen und Rahmenmodul eine Brücke oder einen Bogen, welche/r bei der Montage zuerst aufgebaut wird, selbstständig steht und dann erst mit den Solarmodulen bestückt werden kann. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass etwaige Belastungen, die auf das Montagesystem wirken, nicht über das empfindliche und teure Solarmodul abgetragen werden. Ganz im Gegenteil, bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Solarmodul in dem Rahmenmodul aus Aluminiumstrangpressprofile aufgespannt, die ausgesprochen verbindungssteif sind, so dass keinerlei Belastungen von Seiten des Montagesystems in das Solarmodul eingeleitet werden. Das Solarmodul stützt sich vorzugsweise linienförmig auf den Längsstreben ab und wird an den spezifizierten Schnittstellen durch die Befestigungsmittel fixiert.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung ist die Unterkonstruktion als eine Blechkonstruktion ausgebildet, also eine Konstruktion, bei der der insbesondere maßgebliche Teil und/oder die tragenden Teile durch Blechformteile gestellt wird bzw. werden. Insbesondere weist die Unterkonstruktion ein Frontblech und ein Rückblech auf, an dem bzw. an denen das Rahmenmodul, insbesondere die Querstreben, befestigt sind.
Querstreben und Frontblech und Rückblech sind somit gleichgerichtet und parallel zueinander ausgerichtet. Insbesondere liegen die Querstreben an dem Frontblech und an dem Rückblech linienförmig an.
Das Frontblech und das Rückblech sind ausgebildet und angeordnet, um in Richtung der Standfläche die Traglast des Rahmenmoduls abzutragen. Insbesondere bilden das Frontblech und das Rückblech Tragstützen der selbsttragenden Konstruktion. Erfindungsgemäß sind das Rückblech und optional ergänzend das Frontblech in der Flächenerstreckung durchgängig ausgebildet, so dass durch dies bzw. diese kein Wind in das Montagesystem eindringen kann. Wind kann vorzugsweise nur im Bereich der Modulseitenflächen in das Montagesystem zur Selbststabilisierung durch Sog- und Druckregulierung einströmen.
Erfindungsgemäß weist die Unterkonstruktion eine oder mehrere Auflageschienen auf, die zur Auflage auf der Standfläche ausgebildet sind und die sich durchgängig unter dem Rahmenmodul erstrecken. Die Auflageschienen sind somit gleichgerichtet zu einer Projektion der Längsstreben auf die Standfläche und bilden flächige oder streckenförmige Auflagen. Insbesondere übertragen die Auflageschienen eine linienförmige Belastung auf die Standfläche, wobei sich die Linien unterhalb des korrespondierenden Solarmoduls erstrecken. Durch diese linienförmige Belastung wird eine größere Verteilung der Gewichtsbelastung auf die Standfläche ermöglicht, so dass auch Standflächen, insbesondere Flachdächer mit geringeren Belastbarkeiten mit dem Montagesystem bebaut werden können.
Besonders bevorzugt sind die Auflageschienen als Blechschienen ausgebildet, welche in den Randbereichen zumindest abschnittsweise umgekantet sind, um eine konstruktive Steifheit zu erlangen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung stehen das Frontblech und das Rückblech auf der oder den Auflageschienen auf, wobei die Auflageschienen im Auflagebereich im Vergleich zu dem Rest der Auflageschienen derart geschwächt sind, dass eine Durchbiegung ermöglicht wird, um eine Angleichung der Auflageschienen an eine unebene Standfläche zu ermöglichen. Im Fall von seitlich abgekanteten Auflageschienen kann beispielsweise vorgesehen sein, dass im Auflagebereich die Abkantungen unterbrochen sind.
Es ist besonders bevorzugt, wenn die Unterkonstruktion und insbesondere die Auflageschienen so ausgebildet sind, dass sie ohne Beschädigung der Standfläche, also insbesondere ohne Verschraubung, Anker etc. mit der Standfläche betriebsbereit aufgestellt werden können. Insbesondere wird das Montagesystem auf der Standfläche befestigungsfrei aufgesetzt. Besonders bevorzugt ist es auch, wenn das Montagesystem so ausgebildet ist, dass es eine spanlose und/oder zerstörungsfreie Montage auf der Standfläche ermöglicht. Gerade bei Flachdächern ist es kritisch, wenn diese zur Fixierung von Montagesystemen angebohrt oder anders beschädigt werden, da hierdurch die Dichtigkeit der Flachdächer beeinträchtigt wird. Hier kann die Erfindung den Vorteil aufweisen, dass diese ohne eine Dachdurchdringung installiert werden kann, wodurch sie insbesondere für Folien-, Bitumen-, Kiesel- oder Gründächer geeignet ist.
Bei dem Montagesystem gemäß der Erfindung ist dagegen vorzugsweise vorgesehen, dass dieses nur auf der Standfläche aufsteht, ohne jedoch mit dieser in Gegenrichtung zur Gewichtskraft mechanisch gekoppelt zu sein.
Erfindungsgemäß sind in Längserstreckung der Querstreben Schlitze vorgesehen, welche ein Unterströmen des Solarmoduls mit Wind ermöglichen. An einem niedrigen Ende des Montagesystems ist ein unterer Schlitz vorgesehen, der sich zwischen der Auflagefläche und der Querstrebe ggfs. unterbrochen durch Stützfüße erstreckt. Durch die Beabstandung des unteren Schlitzes von dem Solarmodul kann die Verschmutzung des Raumes unter dem Montagesystem verringert werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Solarmodul auf der Querstrebe an oder sogar aufliegt, so dass durch den unmittelbaren Kontakt ein Spalt vermieden wird. Bei der Umsetzung ist vorgesehen, dass an dem niedrigen Ende die Längsstreben in Form eines T-Stoßes stumpf an den Querstreben anliegen, so dass hierdurch eine gemeinsame Auflagefläche gebildet ist und der spaltfreie Übergang gefördert wird. Der untere Schlitz weist eine senkrecht ausgerichtete Öffnungsfläche auf, die eine Höhe von vorzugsweise mindestens 20 mm, insbesondere mindestens 40 mm zeigt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Sonnenenergieanlage, mit einer Mehrzahl von als Reihen ausgebildeten Montagesystemen, wie sie zuvor beschrieben wurden, wobei die Reihen über die Auflageschienen mechanisch miteinander gekoppelt sind. Insbesondere sind die Montagesysteme über die Auflageschienen rasterartig miteinander verkoppelt. Beispielsweise wird eine Matrix mit Reihen aus Montagesystemen und Spalten aus Auflageschienen gebildet. Durch die Verkettung der Montagesysteme wird erreicht, dass auch bei stärkeren Windeinwirkungen das Montagesystem sicher auf der Standfläche verbleibt, insbesondere ohne mit dieser mechanisch verbunden zu sein.
Zusammenfassend ist somit festzuhalten, dass mögliche und optionale Vorteile der Erfindung durch die Verwendung von Aluminiumstrangpressprofilen, durch die Einstellbarkeit des Montagsystems auf die Länge und/oder die Breite von unterschiedlichen Solarmodulen erreicht werden, so dass Solarmodule mit beliebigen Formaten und beliebigen Schnittstellendefinitionen sicher montiert werden können. Es ist ferner vorteilhaft, wenn statt Punktlasten Streckenlasten bei den Auflageschienen, welche insbesondere als Aluminiumkantprofile ausgebildet sind, auf die Standfläche abgetragen werden. Besonders vorteilhaft werden die Auflageschienen mit Bautenschutzmatten unterfüttert, um die Standfläche auf Dauer zu schonen. Aufgrund des Aufbaus des Montagesystems ist eine spanlose Montage und Demontage und somit eine Reparaturfähigkeit sowohl des Montagesystems als auch ggfs. des Flachdachs möglich.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
1 eine schematische dreidimensionale Draufsicht auf eine Sonnenenergieanlage als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 die Sonnenenergieanlage in 1 aus einer ähnlichen Perspektive in Detaildarstellung mit zeichnerisch unterdrückten Solarmodulen;
3 die Ansicht in der 2 aus einer anderen Perspektive;
4 eine Seitenansicht auf eine Reihe der Sonnenenergieanlage in der 1 bei teilweise zeichnerisch unterdrückten Baugruppen;
5 die Unterkonstruktion einer Reihe der Sonnenenergieanlage in der 1, wieder mit zeichnerisch unterdrückten Baueilen;
6 eine Auflageschiene für die Sonnenenergieanlage in der 1;
7 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung;
8 das Ausführungsbeispiel in der 7 in einer seitlichen Ansicht.
Einander entsprechende Teile sind in den Figuren jeweils mit einander entsprechenden Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Draufsicht eine Sonnenenergieanlage 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Sonnenenergieanlage 1 ist auf einem Flachdach 2 aufgestellt, welches eine horizontale oder waagerechte Standfläche für die Sonnenenergieanlage 1 bildet.
Die Sonnenenergieanlage 1 weist drei Reihen 3 mit jeweils vier Solarmodulen 4 auf, die als Photovoltaikmodule ausgebildet sind. Die Solarmodule 4 sind in der Reihe 3 jeweils mit ihren Schmalseiten zueinander angrenzend angeordnet. Die Oberseiten der Solarmodule 4 sind gegenüber der Standfläche des Flachdaches 2 um einen Zwischenwinkel alpha von ca. 15° bis 20° geneigt, um eine hohe Wirtschaftlichkeit zu erreichen. Die Aufständerung der Solarmodule 4 auf dem Flachdach 2 erfolgt über ein Montagesystem 5, welches nachfolgend ausführlich erläutert wird.
Das Montagesystem 5 wird auf das Flachdach 2, insbesondere auf dessen Standfläche, nur aufgelegt, insbesondere sind keine zerstörenden oder beschädigenden Modifikationen, wie zum Beispiel Bohrungen etc. in dem Flachdach 2 auszuführen. Das Montagesystem 5 bzw. die Sonnenenergieanlage 1 wird ausschließlich durch die Gewichtskraft auf dem Flachdach 2 gehalten. Die einzelnen Reihen 3 des Montagesystems 5 sind über Auflageschienen 6 miteinander verbunden, so dass sich die Reihen 3 gegenseitig auf dem Flachdach 2 festhalten.
Die 2 zeigt einen Detailausschnitt aus der 1, wobei die Solarmodule 4 zeichnerisch unterdrückt sind. Aus dieser Darstellung ist zu entnehmen, dass das Montagesystem 5 in ein Rahmenmodul 7 pro Reihe 3 und in eine Unterkonstruktion 8 aus Blechteilen unterteilt werden kann. Das Rahmenmodul 7 weist pro Reihe 3 zwei parallel zur Standfläche verlaufende Querstreben 9 auf, auf die senkrecht zu den Querstreben 9 ausgerichtet Längsstreben 10 fixiert sind. Jedem Solarmodul 4 sind zwei Längsstreben 10 zugeordnet. Auf den Längsstreben 10 sind Befestigungsmittel 11 angeordnet, die zur Befestigung der Solarmodule 4 dienen. Die Befestigungsmittel 11 sind als Klammern ausgebildet, die die Solarmodule 4 bzw. deren Rahmen an der Langseite haltend umgreifen.
Wie sich auch in Zusammenschau mit der 3 ergibt, die eine etwas andere Perspektive in Draufsicht des Rahmenmoduls 7 zeigt, sind die Längsstreben 10 entlang der Querstreben 9 auf den Querstreben verschiebbar, so dass der Abstand B zwischen zwei Längsstreben 10 variabel eingestellt werden kann. Dadurch ist es möglich, auch während der Montage, das Montagesystem 5 auf unterschiedliche Breiten von Solarmodulen 4 einzustellen. Die Befestigungsmittel 11 sind auf den Längsstreben 10 ebenfalls verschiebbar angeordnet, so dass auch eine Länge L für die Solarmodule 4 frei eingestellt werden kann. Die Verschiebbarkeit der Längsstreben 10 auf den Querstreben 9 bzw. der Befestigungsmittel 11 auf den Längsstreben 10 kann beispielsweise durch T-Nuten auf den Querstreben 9 bzw. Längsstreben 10 sichergestellt werden, in die Nutensteine eingesetzt werden. Nach der Einstellung der gewünschten Dimension für eines der Solarmodule 4 werden die Längsstreben 10 und die Befestigungsmittel 11 an der gewählten Position durch Klemmung, Schraubung etc. festgelegt.
Die Solarmodule 4 liegen nur auf den Längsstreben 10 auf. Dadurch, dass die Querstreben 9 und die Längsstreben 10 als Aluminiumstrangpressprofile ausgebildet sind, ist das Rahmenmodul 7 sehr verwindungssteif ausgeführt, so dass keine Verwindungen von dem Montagesystem 5 in die empfindlichen Solarmodule 4 eingeleitet werden können.
Die 4 zeigt eine seitliche Draufsicht auf eine Reihe 3 des Montagesystems 5 der Sonnenenergieanlage 1, um deren Aufbau nochmals zu verdeutlichen. Zu erkennen ist, dass die Querstreben 9 an einem Frontblech 12 und an einem Rückblech 13 befestigt sind. Senkrecht zu den Querstreben 9 ist eine Längsstrebe 10 gezeigt, die mit ihren Endbereichen auf den Querstreben 9 aufliegt und mit diesen verschraubt sind. Auf den Längsstreben 10 liegt das Solarmodul 4 linienförmig auf und wird über die Befestigungsmittel 11 fixiert.
Rückblech 13, Querstreben 9, Längsstreben 10 und Frontblech 12 bilden eine bogenförmige oder -artige, selbsttragende Konstruktion, die auch ohne das Solarmodul 4 durchgängig ist. Insbesondere wird das Solarmodul 4 auf die selbsttragende Konstruktion nur aufgelegt und dann befestigt. Rückblech 13 und Frontblech 12 bilden die Stützen für das Rahmenmodul 7. Zur Auflage auf das Flachdach 2 sind die Auflageschienen 6 vorgesehen, welche sich senkrecht zur Längserstreckung von Frontblech 12, Rückblech 13, Querstreben 9 und/oder gleichgerichtet zur Projektion der Längsstrebe 10 auf das Flachdach 2 erstrecken.
Die Auflageschienen 6 sind als Aluminiumkantprofile ausgebildet, wobei an deren Seiten sich jeweils abgekantete Flügel 14 erstrecken, um eine konstruktionsbedingte Steifigkeit der Auflageschiene 6 zu erreichen. Unter den Auflageschienen 6 sind Bautenschutzmatten 15 angeordnet, welche die Belastung auf dem Flachdach 2 flächig verteilen.
Die Auflageschienen 6 erstrecken sich unterhalb der Reihe 3 und/oder der Solarmodule 4 durchgängig, so dass die Belastung über die Auflageschienen 6 linienförmig auf das Flachdach 2 und damit verteilt abgetragen wird. Im Auflagebereich 16 des Frontbleches 12 bzw. des Rückbleches 13 sind die Flügel 14 ausgespart, so dass hier die Auflageschiene 6 nachgeben kann, um sich gegebenenfalls einem unruhigen Untergrund des Flachdaches 2 anzugleichen.
Frontblech 12 und Rückblech 13 sind in der gezeigten Darstellung parallel oder nahezu parallel zueinander ausgerichtet, zugleich schließen diese einen Winkel ungleich 90° zu dem Flachdach 2 ein, wobei beide Bleche 12, 13 in Richtung des Frontbleches 12 geneigt sind.
Die 5 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung nochmals die Unterkonstruktion 8, wobei das Frontblech 12, das Rückblech 13 sowie die Auflageschienen 6 nochmals deutlich zu erkennen sind. Jede dieser drei Komponenten kann als Aluminiumkantprofil realisiert sein. Das Frontblech 12 weist einen parallel zu der Standfläche ausgerichteten Fußabschnitt 17 auf, welcher auf einem ebenen Bereich der Auflageschiene 6 aufliegt und an den sich, gewinkelt zum Flachdach 2, ein Ständerblechabschnitt 18 anschließt, an den die untere Querstrebe 9 mittels Schrauben befestigt wird. Das Rückblech 13 zeigt ebenfalls einen Fußabschnitt 19, welcher ebenfalls auf der Auflageschiene 6 flächig aufliegt und an den sich ebenfalls ein Ständerblechabschnitt 20 anschließt, an dessen oberen Randbereich die andere Querstrebe 9 angeschraubt ist. Zur Versteifung weisen Frontblech 12 und Rückblech 13 weitere Abkantungen auf. Zwischen den Fußabschnitten 17 und 19 und zu einer nächsten Reihe 3 zeigt die Auflageschiene 6 die bereits beschriebenen Flügel 14.
Die 6 zeigt schließlich die Auflageschiene 6 in einer dreidimensionale Darstellung schräg von oben, wobei ein rechter Auflagebereich 16 zur Auflage des Fußabschnitts 17 des Frontbleches 12 und ein linker Auflagebereich 16 zur Auflage des Fußabschnittes 19 des Rückbleches 13 ausgebildet ist. An den Endbereichen sind jeweils senkrecht zur Standfläche angeordnet Verschraubungsblechabschnitte 21 durch Abkanten angeformt, welche mit benachbarten Auflageschienen 6 verschraubt werden können, um die netzförmige Sonnenenergieanlage 1 zu bilden.
Wie sich wohl am besten aus der 1 ergibt, weist das Montagesystem 5 Seitenbleche 22 auf, die die Seiten der Reihen 3 abdecken. Gemeinsam mit den Frontblech 12 und dem Rückblech 13 bilden die Seitenbleche 22 einen umlaufenden, geschlossenen Windschutz, sodass Windkräfte schwer angreifen können.
Um die Aerodynamik der Sonnenenergieanlage 1 zu verbessern weist diese in der Ausgestaltung der 1 bis 6 einen oberen Schlitz 23 und einen unteren Schlitz 24 auf, die sich gleichgerichtet zu den Querstreben 9 erstrecken. Die Schlitze 23 und 24 ermöglichen das Eindringen von angreifendem Wind, der unter dem Solarmodul 4 durchziehen und danach wieder austreten kann. Durch diesen Unterzug wird die Sonnenergieanlage 1 durch einen geringen Unterdruck in dem Raum unter dem Solarmodul 4 gegenüber der Außenseite des gleichen Solarmoduls 4 quasi angesaugt.
Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist allerdings, dass die Schlitze 23 und 24 nach oben geöffnet sind und somit als Trichter für Verschmutzungen und dergleichen wirken. Insbesondere ist nicht auszuschließen, dass Verschmutzungen, die zunächst auf der Außenseite des Solarmoduls 4 liegen über das Solarmodul 4 abrutschen und in den unteren Schlitz 24 eintreten.
Die 7 zeigt eine in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung mit teilweise unterdrückten Komponenten ein verbessertes, zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Nachdem dieses konstruktiv sehr ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist, wird im folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen. In dieser Ausführungsform befindet sich der untere Schlitz bodenseitig und bildet eine senkrecht ausgerichtete Öffnungsfläche, die einseitig durch die Auflagefläche – also das Flachdach 2 – und auf der anderen Seite durch die Querstrebe 9 gebildet ist. Insbesondere ist der untere Schlitz 24 beabstandet zu dem Solarmodul 4 angeordnet. Diese konstruktive Ausgestaltung hat den Vorteil, dass Verschmutzungen nun nicht mehr von oben eindringen bzw. hineinfallen können.
Der innere Aufbau der Sonnenenergieanlage 1 ist als Seitenansicht in der 8 gezeigt:
Im Bereich des oberen Schlitzes 23 liegt die Längsstrebe 10 auf der Querstrebe 9 auf und trägt linienförmig das Solarmodul 4. Die Befestigungsmittel 11 sind im Bereich des oberen Schlitzes nach wie vor in Längsrichtung der Längsstrebe 10 verschiebbar, so dass individuelle Anpassungen an die Größe des Solarmoduls 4 vorgenommen werden können. Der obere Schlitz 23 wird somit durch die Beabstandung des Solarmoduls 4 von der Querstrebe 9 durch die Längsstrebe 10 erreicht.
Am unteren Ende stößt die Längsstrebe 10 T-förmig an die Querstrebe 9, so dass diese gemeinsam eine Auflagefläche für das Solarmodul 4 bilden. Der Rand des Solarmoduls 4 liegt spaltfrei auf oder an der Querstrebe 9 auf bzw. an. An dieser Position können somit keine Verschmutzungen von oben eintreten. Das Befestigungsmittel 11 ist am unteren Ende des Solarmoduls 4 ebenfalls an der Querstrebe 9 befestigt. Somit ist der Bereich benachbart zu dem Solarmodul 4 geschlossen und der untere Schlitz 24 in den Bodenbereich verlegt.
Wie sich wieder besser aus der 7 ergibt, ist das Frontblech 12 der vorhergehenden Figuren auf Stützabschnitte 25 reduziert, welche auf den Auflageschienen 6 angeordnet sind und eine ähnliche Breite wie die Auflageschienen 6 aufweisen. Zwischen den einzelnen Stützabschnitten 25 sind die unteren Schlitze 24 angeordnet. Das Raster der Auflageschienen 6 und somit der Stützanschnitte 25 muss nicht unbedingt den Maßen der Solarmodule 4 entsprechen, sondern können auch ein anderes Rastermaß aufweisen. Ein weiterer Vorteil der Verlegung der unteren Schlitze 24 angrenzend zu dem Boden bzw. Flachdach 2 ist, dass Störkonturen bis zu einer gewissen Höhe auf dem Flachdach 2 toleriert werden können, da die Stützabschnitte 25 entsprechend um die Störkonturen gruppiert werden können.
Bezugszeichenliste

1: Sonnenenergieanlage
2: Flachdach
3: Reihe Solarmodule
4: Solarmodule
5: Montagesystem
6: Auflageschienen
7: Rahmenmodul
8: Unterkonstruktion
9: Querstreben
10: Längsstreben
11: Befestigungsmittel
12: Frontblech
13: Rückblech
14: Flügel
15: Bautenschutzmatten
16: Auflagebereich
17: Fußabschnitte
18: Ständerblechabschnitt
19: Fußabschnitt
20: Ständerblechabschnitt
21: Verschraubungsblechabschnitte
22: Seitenblech
23: oberer Schlitz
24: unterer Schlitz
25: Stützabschnitte

Claims

Montagesystem (5) zur. Montage von mindestens einem Solarmodul (4) auf einer horizontalen, insbesondere waagrechten, Standfläche, mit einer Unterkonstruktion (8), die zur Auflage auf der Standfläche ausgebildet ist, mit einem Rahmenmodul (7), welches auf der Unterkonstruktion (8) befestigt ist, wobei das Rahmenmodul (7) miteinander verbundene Querstreben (9) und Längsstreben (10) aufweist, und wobei das mindestens eine Solarmodul (4) an dem Rahmenmodul (7) anbringbar oder angebracht ist, wobei die Unterkonstruktion (8) mehrere Auflageschienen (6) aufweist, die zur Auflage auf der Standfläche ausgebildet sind und sich durchgängig unter dem Rahmenmodul (7) erstrecken, wobei die Auflageschienen (6) gleichgerichtet zu einer Projektion der Längsstreben (10) auf die Standfläche sind, und dadurch gekennzeichnet, dass das Montagesystem (5) zerstörungsfrei auf der Standfläche aufliegt und die Querstreben (9) ortsfest zur Unterkonstruktion (8) angebracht sind und die Längsstreben (10) des Rahmenmoduls (7) relativ zu den Querstreben (9) positionierbar oder verschiebbar sind, so dass das Rahmenmodul (7) auf unterschiedliche Breiten verschiedener Solarmodule (4) einstellbar ist, und dass die Unterkonstruktion (8) ein auf den Auflageschienen (6) aufstehendes Rückblech (13) sowie mehrere auf den Auflageschienen (6) angeordnete Stützabschnitte (25) aufweist an denen die Querstreben (9) des Rahmenmoduls (7) befestigt sind, und die in Richtung der Standfläche die Traglast des Rahmenmoduls abtragen, wobei das Rückblech (13) in der Flächenerstreckung durchgängig ausgebildet ist, so dass durch dies kein Wind in das Montagesystem (5) eindringen kann und gekennzeichnet durch einen unteren Schlitz (24), der zwischen der Standfläche und der Querstrebe (9), die an den mehreren Stützabschnitten (25) befestigt ist, angeordnet ist, wobei der untere Schlitz (24) zusammen mit einem oberen Schlitz (23), der auf einer gegenüberliegenden Seite des Solarmoduls (4) angeordnet ist, ein Unterströmen des Solarmoduls (4) mit Wind erlaubt, wobei im Bereich des oberen Schlitzes (23) die Längsstrebe (10) auf der Querstrebe (9) aufliegt und die Längsstrebe (10) am unteren Ende T-förmig an die Querstrebe (9) anstößt, so dass diese Querstrebe (9) und die Längsstrebe (10) gemeinsam eine Auflagefläche für das Solarmodul (4) bilden.
Montagesystem (5) zur Montage von mindestens einem Solarmodul (4) auf einer horizontalen, insbesondere waagrechten, Standfläche, mit einer Unterkonstruktion (8), die zur Auflage auf der Standfläche ausgebildet ist, mit einem Rahmenmodul (7), welches auf der Unterkonstruktion (8) befestigt ist, wobei das Rahmenmodul (7) miteinander verbundene Querstreben (9) und Längsstreben (10) aufweist, und wobei das mindestens eine Solarmodul (4) an dem Rahmenmodul (7) anbringbar oder angebracht ist, wobei die Unterkonstruktion (8) mehrere Auflageschienen (6) aufweist, die zur Auflage auf der Standfläche ausgebildet sind und sich durchgängig unter dem Rahmenmodul (7) erstrecken, wobei die Auflageschienen (6) gleichgerichtet zu einer Projektion der Längsstreben (10) auf die Standfläche sind, und dadurch gekennzeichnet, dass das Montagesystem (5) zerstörungsfrei auf der Standfläche aufliegt und die Querstreben (9) ortsfest zur Unterkonstruktion (8) angebracht sind und die Längsstreben (10) des Rahmenmoduls (7) relativ zu den Querstreben (9) positionierbar oder verschiebbar sind, so dass das Rahmenmodul (7) auf unterschiedliche Breiten verschiedener Solarmodule (4) einstellbar ist, und dass die Unterkonstruktion (8) ein auf den Auflageschienen (6) aufstehendes Rückblech (13) sowie ein auf den Auflageschienen (6) aufstehendes Frontblech (12) aufweist an denen die Querstreben (9) des Rahmenmoduls (7) befestigt sind, und die in Richtung der Standfläche die Traglast des Rahmenmoduls abtragen, wobei das Rückblech (13) in der Flächenerstreckung durchgängig ausgebildet ist, so dass durch dies kein Wind in das Montagesystem (5) eindringen kann und gekennzeichnet durch einen unteren Schlitz (24), der zwischen Solarmodul (4) und der Querstrebe (9), die an dem Frontblech (12) befestigt ist, angeordnet ist, wobei der untere Schlitz (24) zusammen mit einem oberen Schlitz (23), der auf einer gegenüberliegenden Seite des Solarmoduls (4) angeordnet ist, ein Unterströmen des Solarmoduls (4) mit Wind erlaubt, wobei im Bereich des oberen Schlitzes (23) die Längsstrebe (10) auf der Querstrebe (9) aufliegt.
Montagesystem (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagesystem (5) so ausgebildet ist, dass die Oberseite des eingebauten Solarmoduls (4) gegenüber der Standfläche um einen Winkel (alpha) von mindestens 14°, vorzugsweise von mindestens 18°, insbesondere von mindestens 24° aufgestellt ist.
Montagesystem (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstreben (9) und/oder die Längsstreben (10) als Hohlprofile, insbesondere als Aluminiumstrangpressprofile ausgebildet sind.
Montagesystem (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstreben (9) gleichgerichtet, insbesondere parallel, zu der Standfläche (2) ausgerichtet sind und die Längsstreben (10) gewinkelt zu der Standfläche (2) ausgerichtet sind.
Montagesystem (5) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Befestigungsmittel (11) zur Anbringung des Solarmoduls (4) an dem Rahmenmodul (7), wobei die Befestigungsmittel (11) an den Längsstreben (10) angeordnet sind und entlang der Längsstreben (10) verschiebbar oder an unterschiedlichen Positionen anordbar sind.
Montagesystem (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkonstruktion (8) und das Rahmenmodul (7) gemeinsam und unter Ausschluss des Solarmoduls (4) eine selbsttragende Konstruktion bildet.
Montagesystem (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkonstruktion (8) als eine Blechkonstruktion ausgebildet ist.
Montagesystem (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageschienen (6) eine linienförmige Belastung auf die Standfläche (2) abtragen.
Montagsystem (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageschienen (6) ausgebildet sind, im Auflagebereich des Frontblechs (12) und/oder des Rückblechs (13) eine Durchbiegung zu ermöglichen, um einen Angleich der Auflageschienen (6) an eine unebene Standfläche (2) zu ermöglichen.
Sonnenenergieanlage (1) gekennzeichnet durch eine Mehrzahl als Reihen (3) ausgebildete Montagesysteme (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reihen (3) über die Auflageschienen (6) miteinander mechanisch verbunden sind.
Sonnenenergieanlage (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagesysteme (5) über die Auflageschienen (6) rasterartig miteinander verbunden sind.