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Die Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Befestigen und Halten von Solarmodulen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein tragendes Backrail für ein rahmenloses mehrschichtiges Solarmodul zum Einlegen in ein Trägersystem sowie einen Backrail-Adapter, der an Standard-Backrails angepasst ist, um ein Solarmodul mit Standard-Backrails in ein Trägersystem einlegen zu können. Die Erfindung betrifft ferner ein Solarmodul mit einem erfindungsgemäßen Backrail oder mit einem Standard-Backrail, das wiederum mit einem erfindungsgemäßen Backrail-Adapter verbunden ist. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Solaranlage mit einer Vielzahl der eben genannten Solarmodule.
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Aufgrund eines stärkeren Umweltbewusstseins und ansteigenden Kosten bei herkömmlichen Energiequellen steigt die Nachfrage nach erneuerbaren Energiequellen beständig. Große Anstrengungen werden getätigt, um kostengünstige Solarmodule zu produzieren. Üblicherweise werden derartige Solarmodule in einer ebenen und rechteckigen Konfiguration hergestellt. Die Solarmodule können mit einem umlaufenden Rahmen oder rahmenlos gefertigt werden. Um die äußeren Ränder des Rahmens bzw. des rahmenlosen Solarmoduls werden dann um die Außenkanten umgreifende Klammern direkt an den Außenkanten angebracht, um das Solarmodul an oder in einer Trägerstruktur befestigen zu können.
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Derartige Befestigungen müssen so ausgelegt sein, dass hohe Auflasten (z. B. durch Schnee) und große Sogkräfte (z. B. durch Wind verursacht) sicher vom Solarmodul in das Trägersystem übertragen werden können, ohne das Solarmodul zu beschädigen. Die Außenkanten sind dabei besonders gefährdet, da dort die kraftübertragenen Klammern sitzen.
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Ein weiteres Problem besteht darin, dass einige Solarmodulhersteller ihre (insbesondere rahmenlosen) Solarmodule an der Rückseite mit einer „genormten” bzw. einheitlich vorgegebenen Halteschiene verbinden. Derartige Halteschienen oder Halteprofile, die üblicherweise an die Rückseite der Solarmodule geklebt werden, werden in der Fachwelt auch als ”Backrails” bezeichnet. Die genormten Halteschienen werden entlang einer Längsseite des (rechteckigen) Solarmoduls an demselben angebracht und enden kurz vor den Außenkanten des Solarmoduls. Üblicherweise beträgt der Abstand der genormten Halteschienen, die nachfolgend auch ”Standard-Backrails” genannt werden, 50 mm. Dabei ist eigentlich der Abstand zwischen den Längsenden des Backrails und der jeweils benachbarten Außenkante standartisiert.
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Typische Formen von Standard-Backrails sind in der amerikanischen Patentanmeldung US 2009/0205703 A1 gezeigt. In der 2A der US 2009/0205703 A1 ist ein V-förmiges Standard-Backrail gezeigt, das gemäß der 7 mit einem Abstand D von ca. 50 bis 300 mm von der benachbarten Außenkante entfernt angebracht ist. In der 3 sind W-förmige Standard-Backrails gezeigt.
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Solarmodule, die mit Standard-Backrails ausgestattet sind, eignen sich aufgrund des Abstands der Standard-Backrails zu den jeweils benachbarten Außenkanten nicht zum Einsatz in ein Einlegesystem für (rahmenlose) Photovoltaik- bzw. Solarmodule. Derartige Einlegesysteme benötigen ein Backrail, das sich über die gesamte Länge der Rückseite des Solarmoduls, d. h. von einer Außenkante zur gegenüberliegenden Außenkante erstreckt. Solarmodule mit Standard-Backrails eignen sich also nicht ohne Weiteres zum Einbau in Einlegesysteme.
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Ein weiteres Problem bei Einlegesystemen ist darin zu sehen, dass bisher Kantenschutzelemente eingesetzt werden müssen, um das Solarmodul in Tragprofile des Trägersystems einlegen zu können, die die Außenkante vollständig umgreifen. Das vollständige Umgreifen der Außenkante stellt sicher, dass die Solarmodule nicht unbeabsichtigt aus ihrer vorgegebenen Position bewegt werden können und dass Kräfte vom Solarmodul in das Tragprofil übertragen werden.
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Es besteht daher ein Bedürfnis nach Solarmodulen, die kompatibel mit Einlegesystemen sind, wobei eine Übertragung von Lasten nicht über die Außenkanten des Solarmoduls in das Trägersystem erfolgt, insbesondere da die Außenkanten gegenüber Feuchte, Wärme und mechanischen Spannungen empfindlich sind. Ferner ist es gewünscht, auch Solarmodule mit Standard-Backrails unter den oben genannten Bedingungen in Einlegesystemen einsetzen zu können.
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Diese Aufgabe wird zum einen mit einem tragenden Backrail für ein rahmenloses mehrschichtiges Solarmodul zum Einlegen in ein Trägersystem gelöst, wobei das Solarmodul eine Vorderseite und eine Rückseite, jeweils vorzugsweise aus Glas, aufweist, zwischen denen eine Energie-erzeugende Schicht eingebettet ist; wobei das Backrail einen länglichen Hauptkörper aufweist, dessen geometrische Länge in seiner Längsrichtung einer geometrischen Länge der Rückseite des Solarmoduls von einer Außenkante zu einer gegenüberliegenden Außenkante des Solarmoduls entspricht, zwischen denen der Hauptkörper, vorzugsweise mittels einer Klebung, an der Rückseite des Solarmoduls angebracht wird; wobei das Backrail ferner zumindest ein Nasenelement aufweist, welches sich an eines der Längsenden des Hauptkörpers in der Längsrichtung anschließt und welches sich, wenn das Backrail am Solarmodul angebracht ist, berührungslos um eine der Außenkanten des Solarmoduls herum erstreckt; und wobei das Nasenelement einen ersten Abschnitt, der sich in Längsrichtung erstreckt, und einen mit dem ersten Abschnitt verbundenen zweiten Abschnitt aufweist, der sich berührungslos derart entlang der einen Außenkante erstreckt, dass der zweite Abschnitt die Vorderseite des Solarmoduls in einer Höhenrichtung überragt.
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Die Länge des Backrails wird also derart gewählt, dass das Solarmodul ohne zusätzliche Adapter in das Trägersystem eingelegt werden kann. Das Nasenelement ist in Längsrichtung relativ zur Außenkante des Solarmoduls beabstandet. Das Nasenelement ragt über die Vorderseite des Solarmoduls hinaus, so dass auf die im Stand der Technik erforderlichen Kantenschutzelemente, die die Außenkanten umgriffen hatten, vollständig verzichtet werden kann. Da das Nasenelement mit dem Backrail verbunden ist, erfolgt eine Kraftübertragung vom Backrail in das Nasenelement, und anschließend vom Nasenelement in ein Trägerprofil. Üblicherweise stößt das Trägerprofil außen an den zweiten Abschnitt des Nasenelements an, und zwar aufgrund von Schwerkraft, die üblicherweise durch die geneigte Aufstellung des Trägersystems hervorgerufen wird. Wenn zum Beispiel durch Winde, die die Oberseite des Solarmoduls mit großen Geschwindigkeiten überstreifen, eine Sogwirkung auf das Solarmodul ausgeübt wird, so werden die aushebenden Kräfte vom Solarmodul auf das Backrail übertragen. Von dem Backrail werden die aushebenden Kräfte auf das Nasenelement übertragen. Und vom zweiten Abschnitt des Nasenelements werden die aushebenden Kräfte in das das Nasenelement umgreifende Trägerprofil eingeleitet. Die Kräfte folgen also einem Weg durch das Solarmodul, der den äußeren Bereich, und insbesondere die Außenkanten des Solarmoduls, ausspart.
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Da die äußeren Randbereiche des Solarmoduls, insbesondere die Laminatschichten (Glas, Photovoltaikschichten, Glas), weder mit dem Trägerprofil (Kantenschutzelemente fehlen) noch mit dem Backrail in Verbindung stehen, bleiben die empfindlichen Außenkanten nahezu kräftefrei.
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Außerdem sind Solarmodule, die mit einem erfindungsgemäßen Backrail verbunden sind, einfacher in ein Einlegesystem zu montieren. Die früher erforderlichen Kantenschutzelemente können weggelassen werden.
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Außerdem ermöglicht das Nasenelement eine Abrutschsicherung, zum Beispiel beim Versagen oder bei einer Zerstörung der Verbindung (Verklebung) zwischen dem Backrail und dem Solarmodul. Die Verbindung kann durch Umwelteinflüsse (Feuchtigkeit, Ausdehnung und Schrumpfung durch Wärme, etc.) negativ beeinflusst werden.
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Als weiterer Vorteil ist zu nennen, dass die erfindungsgemäßen Backrails herstellerseitig wie Standard-Backrails an herkömmlichen Solarmodulen angebracht werden können, d. h. im äußeren Randbereich wird keine Verbindung zwischen dem Backrail und der Rückseite des Solarmoduls hergestellt, indem zum Beispiel dort die Verklebung weggelassen wird, so dass bestehende Zertifizierungen von Solarmodulen mit Standard-Backrails benutzt werden können. Jeder Modulhersteller macht Montagevorgaben für eine Zertifizierung seiner Module und gibt andere Montagelösungen am ehesten dann frei, wenn sie diesen Vorgaben genügen. Eine Freigabe wird also wahrscheinlich nicht erteilt, wenn von den Standardbedingungen (z. B. Backrail darf nur bis maximal 50 mm zum Rand des Moduls reichen) abgewichen wird.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung schließen der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt im Wesentlichen einen rechten Winkel miteinander ein.
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Diese Geometrie ist an die übliche Geometrie des Solarmoduls im Bereich der Außenkanten angepasst. Es versteht sich, dass bei abweichenden Geometrien der Außenkanten die ersten und zweiten Abschnitte entsprechend angeordnet und ausgebildet werden können.
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Weiter ist es von Vorteil, wenn sich ein dritter Abschnitt an den zweiten Abschnitt anschließt, der parallel zur Vorderseite orientiert ist und der derart ausgebildet ist, dass auch die Vorderseite des Solarmoduls berührungslos umgriffen wird.
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Der dritte Abschnitt dient zu einer weiteren mechanischen Sicherung des Solarmoduls vor einem Ausheben, sollte sich die Verbindung zwischen dem Backrail und dem Solarmodul wider Erwarten lösen.
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Bei einer weiteren besonderen Ausgestaltung weist jedes Nasenelement ein Material und eine Materialstärke auf, die geeignet sind, das Solarmodul, sollte sich das Solarmodul von dem Backrail lösen, in der Längsrichtung gegen ein Abrutschen zu sichern.
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Des Weiteren wird die oben genannte Aufgabe durch einen tragenden Backrail-Adapter zur Verwendung mit einem Standard-Backrail gelöst, welches an einer Rückseite eines rahmenlosen mehrschichtigen Solarmoduls, vorzugsweise mittels Klebung, angebracht ist, wobei das Solarmodul mit einer Unterseite des Standard-Backrails vorzugsweise in ein Kreuzverbund-Trägersystem mit Vertikalträgerschienen eingelegt wird, wobei sich ein länglicher Hauptkörper des Standard-Backrails jeweils mit einem herstellerseitig vorgegebenen Abstand von einer Außenkante des Solarmoduls zu einer gegenüberliegenden Außenkante des Solarmoduls erstreckt, wobei der Adapter aufweist: ein Verlängerungselement, das mit einem der Längsenden des Hauptkörpers derart koppelbar ist, dass das Verlängerungselement den Hauptkörper zumindest mit seiner Unterseite im Wesentlichen bis zu der einen Außenkante des Solarmoduls verlängert, die dem einen Längsende des Standard-Backrails benachbart gegenüberliegt; und ein Nasenelement, das sich in Längsrichtung an das Verlängerungselement anschließt; wobei das Nasenelement einen ersten Abschnitt, der sich berührungslos entlang der Rückseite des Solarmoduls über die eine Außenkante in Längsrichtung hinaus erstreckt, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der mit dem ersten Abschnitt verbunden ist und sich berührungslos derart entlang der einen Außenkante erstreckt, dass der zweite Abschnitt eine Vorderseite des Solarmoduls in einer Höhenrichtung überragt.
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Mit einem erfindungsgemäßen Backrail-Adapter lassen sich also die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Backrail beschriebenen Vorteile erzielen, die insbesondere durch das bzw. die Nasenelemente hervorgerufen werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Adapter ferner ein Kopplungselement auf, das sich in einem Zustand, wenn der Adapter an das Standard-Backrail gekoppelt ist, vom Verlängerungselement in das Standard-Backrail und/oder um das Standard-Backrail herum erstreckt.
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Je größer die sich überlappenden Bereiche des Standard-Backrails mit dem erfindungsgemäßen Adapter in der Längsrichtung sind, desto weniger Kraft wird im Randbereich des Solarmoduls (bzw. am Längsende des Standard-Backrails) in Richtung des Trägersystems übertragen. Dabei ist es egal, ob der Adapter in das Standard-Backrail eingesteckt, auf das Standard-Backrail aufgesteckt oder auf eine sonstige Art und Weise (Schweißen, Nieten, Verschrauben, etc.) mit dem Standard-Backrail zum Zwecke einer Kraftübertragung vom Solarmodul in Richtung des im Außenbereich des Solarmoduls angeordneten Trägersystems verbunden wird.
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Insbesondere ist das Kopplungselement derart geformt, dass es formschlüssig in und/oder um das Standard-Backrail greift.
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Ein Formschluss allein kann schon ausreichen, um den Adapter derart mit dem Standard-Backrail zu verbinden, dass die auf das Solarmodul wirkenden Lasten sicher in das umgebende Trägersystem übertragen werden können.
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Vorzugsweise berührt das Kopplungselement die Rückseite des Solarmoduls, insbesondere flächig, wenn das Kopplungselement formschlüssig in das Backrail greift.
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Je größer die Kontaktfläche zwischen dem Adapter und dem Solarmodul selbst ist, desto besser lässt sich die Kraft vom Solarmodul in den Adapter übertragen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Adapter in einem Übergangsbereich zwischen dem Verlängerungselement und dem Kopplungselement einen Kragen auf, der derart gegenüber dem Standard-Backrail übersteht, dass das Kopplungselement nur bis zum Kragen in und/oder um das Backrail greift.
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Der Kragen stellt dann einen Anschlag dar, so dass der Adapter nicht über eine vorgegebene Tiefe hinaus in das Standard-Backrail eingreift. Bei dieser Ausführungsform des Adapters ist es nicht zwingend erforderlich, den Adapter permanent mit dem Standard-Backrail zu verbinden. So kann zum Beispiel auf eine Verschraubung, Verklebung, Vernietung, etc. verzichtet werden.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der Adapter aus einem elektrisch nicht leitenden Material, vorzugsweise aus Kunststoff, hergestellt ist.
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Komplexe Formen können mittels Spritzgussverfahren relativ leicht hergestellt werden. Wird der Adapter zusätzlich aus einem elektrisch nicht leitenden Material hergestellt, erübrigen sich die im Stand der Technik oft benutzten galvanischen Trennungselemente, um die elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Backrail und dem Trägersystem, welches häufig aus Aluminium hergestellt wird, zu unterbinden.
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Außerdem wird entweder ein Solarmodul mit dem eingangs genannten Backrail gemäß der Erfindung oder mit einem Standard-Backrail vorgeschlagen, wobei im Falle der Verwendung eines Standard-Backrails der erfindungsgemäße Adapter eingesetzt wird.
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Im übrigen wird auch eine Solaranlage mit einer Vielzahl der eben genannten Solarmodule vorgeschlagen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Backrail gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine Draufsicht auf eine Unterseite eines herkömmlichen Solarmoduls;
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3 eine Seitenansicht des Solarmoduls der 2 entlang der Linie III-III in 2;
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4 eine Vorderansicht des Solarmoduls der 2 entlang der Linie IV-IV in 2;
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5 eine perspektivische Ansicht eines Trägersystems in Kreuzverbund-Bauweise auf einem geneigt angeordneten, teilweise dargestellten Hausdach;
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6a–6d einen Einlegevorgang des Solarmoduls der 2 bis 4 in das Trägersystem der 5;
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7 eine Seitenansicht ähnlich der 3 auf ein Solarmodul mit einem Backrail gemäß der vorliegenden Erfindung;
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8 eine Seitenansicht eines Backrail-Adapters gemäß der vorliegenden Erfindung, der in ein Standard-Backrail eines Standard-Solarmoduls eingesteckt ist;
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9 eine Seitenansicht des Backrail-Adapters der 8 in isolierter Form;
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10 eine Schnittansicht entlang der Linie X-X der 8 in vergrößerter Darstellung; und
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11 eine perspektivische Ansicht des Adapters der 8 bis 10.
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In der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden gleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Backrail 10 gemäß der vorliegenden Erfindung perspektivisch dargestellt.
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Das Backrail 10 weist einen Hauptkörper 12 auf, der sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung L erstreckt. Der Hauptkörper 12 weist eine Unterseite 14 auf, die in sich seitlich verbreiternde Stützwände 16 und 18 übergeht. Die Stützwände 16 und 18 sind hier V-förmig angeordnet und weisen eine gewisse Flexibilität zur Aufnahme von Kräften, insbesondere von Biegekräften, auf. Die Stützwände 16 und 18 gehen in flügelähnliche Befestigungsseiten 20 und 22 über, die sich im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene erstrecken, genauso wie die Unterseite 14. Die Stützwände 16 und 18 erstrecken sich im Wesentlichen in einer vertikalen Ebene. Die oberen Oberflächen der Befestigungsseiten 20 und 22 stellen zum Beispiel Klebeflächen 24 dar, die – in einem montierten Zustand des Solarmoduls – parallel zu einer Unterseite des Solarmoduls orientiert sind.
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Es versteht sich, dass die in der 1 gezeigte V-Form abgewandelt werden kann. Alternativ könnte zum Beispiel eine W-Form, T-Form, Z-Form oder Ähnliches nutzen. Es kann auch eine Form mit innerem Hohlraum (z. B. Vierkantrohr oder Ähnliches) gewählt werden. Die Form sollte so gewählt werden, dass das Backrail 10 stark genug ist, das Solarmodul unter zulässigen Belastungen zu tragen, jedoch dabei flexibel genug ist, die maximale Spannung zu minimieren, der das Solarmodul während eines normalen Betriebs und normalen Umwelteinflüssen ausgesetzt ist. Der Hauptkörper 12 kann an das Solarmodul zum Beispiel mittels eines starken, flexiblen Klebers oder eines doppelseitigen Klebebands angebracht werden, die wiederum den Umwelteinflüssen standhalten.
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Der Hauptkörper 12 des Backrails 10 kann zum Beispiel aus extrudiertem Aluminium, umgeformtem Blech oder kalt gerolltem Stahl hergestellt sein. Andere Materialien mit ähnlichen Stärken und Biegeeigenschaften können genauso gut verwendet werden. Zusätzlich kann der Hauptkörper 12 des Backrails 10 mit einer geeigneten Beschichtung zum Verhindern von Korrosion beschichtet sein. Der Hauptkörper 12 könnte zum Beispiel mit einer Aluminium-Zink-Beschichtung beschichtet sein, die zum Beispiel 55 Gew.-% Aluminium und 45 Gew.-% Zink enthält. Die nominale Beschichtungsdicke kann zum Beispiel 15 μm bis 30 μm auf jeder Seite des Hauptkörpers 12 betragen. Der Hauptkörper 12 kann auch aus galvanisiertem Stahl hergestellt werden. Alternativ könnte der Hauptkörper 12 auch aus einem Kunststoff oder einem Pappmaterial hergestellt werden.
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Die oben erwähnten Klebstoffe müssen ausreichend stark sein, um Belastungen standzuhalten, die beispielsweise durch Wind in Form von Sogwirkungen hervorgerufen werden. Außerdem muss der Klebstoff ausreichend flexibel sein, um es dem Backrail 10 während extremen Temperaturschwankungen zu ermöglichen, sich gegenüber dem Modul geringfügig auszudehnen oder zusammenzuziehen.
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Zurückkehrend zu 1 wird festgestellt, dass die oberen Oberflächen der Befestigungsseiten 20 und 22 nicht vollständig als Klebefläche 24 genutzt werden. An die Klebeflächen 24 schließt sich in Längsrichtung L jeweils eine Freifläche 26 an, wo der Hauptkörper 12 in sogenannte Nasenelemente 28 übergeht, die sich im Wesentlichen in einer Höhenrichtung H erstrecken. Die Freiflächen 26 bzw. die Nasenelemente 28 sind im Bereich von Längsenden 30 und 32 des Hauptkörpers 12 angeordnet. Auf die konkrete Ausgestaltung und Anordnung der Nasenelemente 28 wird nachfolgend noch detaillierter eingegangen werden.
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In den nachfolgenden 2 bis 4 ist ein herkömmliches Solarmodul 40 (2 und 4) gezeigt, das mit einem herkömmlichen Backrail 10' verbunden ist, und zwar an seiner Rückseite 42.
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In der 2 blickt man auf die Unterseite 42, die teilweise transparent dargestellt ist, um einen Blick auf eine Photovoltaikschicht des Solarmoduls 40 freizugeben. In der Mitte der Unterseite 42 ist ein Anschlusselement 44 zur elektrischen Verbindung der Photovoltaikschicht mit einem externen Energiespeicher oder -verbraucher bzw. mit einem Stromwandler oder -netz vorgesehen. Um den äußeren Rand des Solarmoduls 40 herum sind Kantenschutzelemente 46 angeordnet.
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Des Weiteren sind an der Rückseite 42 jeweils zwei herkömmliche Backrails 10' in der Längsrichtung L (d. h. entlang der längeren Seite des Solarmoduls 40) angebracht. Eine geometrische Länge LB des herkömmlichen Backrails 10' entspricht im Wesentlichen einer geometrischen Länge LS des Solarmoduls 40. Diese Längenverhältnisse sind in der 3 gut zu erkennen. In der 3 ist ein Längsende des herkömmlichen Backrail 10' gezeigt, das mit einem galvanischen Trennungselement 48 versehen ist, um eine elektrochemische Korrosion zwischen dem Backrail 10' und einem Trägersystem zu verhindern, wie es im Zusammenhang mit den nachfolgenden Figuren noch näher beschrieben werden wird. Nasenelemente 28 sind nicht vorhanden.
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Man erkennt in 3, dass die Kantenschutzelemente 46 in direktem Kontakt mit den Randbereichen (inkl. Außenkanten) des Solarmoduls 40 sind und die Außenkanten vollständig umgreifen.
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Wie man besonders gut in der 4 erkennt, sind die Kantenschutzelemente 46 über die Außenkante des Moduls 40 derart verteilt, dass sie die konventionellen Backrails 10' zwischen sich angeordnet haben. Das Solarmodul 40 liegt mittels des herkömmlichen Backrails 10' in dem noch zu erläuternden Trägersystem auf und an, wobei Sogkräfte nur über die Kantenschutzelemente 46 an den Längsenden 30 und 32 des Solarmoduls 40 übertragen werden. An den Längsenden 30 und 32 des Solarmoduls 40 der 2 sind jeweils vier Kantenschutzelemente 46 angeordnet, wohingegen nur an einer der Querseiten jeweils zwei Kantenschutzelemente 46 angeordnet werden, um eine Kontaktierung des Solarmoduls 40 mit einem benachbarten Solarmodul zu vermeiden, welches in der 2 aber nicht dargestellt ist.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Einlegeträgersystems 50, das in Form eines Kreuzverbundsystems 60 implementiert ist. Das Trägersystem 50 ist hier exemplarisch auf einem Hausdach 52 angebracht, und zwar mittels hier nicht dargestellter Dachhaken, die zwischen Dachziegeln 54 montiert sind. Das Dach 52 ist hier exemplarisch mit 30° geneigt.
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Das Trägersystem 50 weist Vertikalträgerschienen 56 auf, die mit den Dachhaken höhenverstellbar verbunden sind. Das Trägersystem 50 weist ferner in horizontaler Richtung verlaufende Tragprofile 58 auf.
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Unter Bezugnahme auf die 6a bis 6d wird nachfolgend ein Verfahren zum Einlegen eines herkömmlichen Solarmoduls 40, wie es in den 2 bis 4 beschrieben ist, in ein Einlegeträgersystem 50 beschrieben, wie es exemplarisch in der 5 gezeigt ist. Es versteht sich, dass die nachfolgende Beschreibung des Einlegeverfahrens auch für Solarmodule 40 gilt, die mit dem Backrail 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ausgerüstet sind bzw. auch für Solarmodule 40 mit Standard-Backrails inklusive einem Backrail-Adapter gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es später noch ausführlicher beschrieben wird.
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In 6a wird das Solarmodul 40 in ein oberes horizontales Tragprofil 58 eingelegt, wie es mit Hilfe eines Pfeils 62 angedeutet ist. Sobald das Solarmodul 40 auf dem Tragprofil 58 sitzt, wird es nach oben geschoben, wie es durch einen Pfeil 64 in der 6b angedeutet ist. Dabei schlägt der Kantenschutz 46 an das Tragprofil 58 an und verhindert so, dass eine Außenkante des Solarmoduls 40 beschädigt wird bzw. in Kontakt mit dem Tragprofil 58 kommt.
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Auf ähnliche Weise wird eine gegenüberliegende Seite des Solarmoduls 40 in ein unteres horizontales Tragprofil 58 eingelegt. In einem ersten Schritt wird das Solarmodul 40 wieder auf dem Tragprofil 58 abgesetzt, wie es in 6c mit einem Pfeil 66 angedeutet ist. Danach wird das Solarmodul 40 nach unten geschoben, wie es in 6d mit einem Pfeil 68 angedeutet ist. Dabei stößt ein unterer Kantenschutz 46 an das untere Tragprofil 58. Sogkräfte, die auf das Solarmodul 40 wirken, werden vom Solarmodul 40 im Bereich der Kantenschutzelemente 46 in das Tragprofil 58 übertragen. Auflastungen (z. B. Schnee) werden über das Backrail 10' auf das Tragprofil 58 übertragen.
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7 zeigt eine Seitenansicht des Backrails 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es bereits perspektivisch in der 1 gezeigt ist, hier jedoch zusammen mit einem Solarmodul 40.
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Das Solarmodul 40 weist hier ein dreischichtiges Laminat 70 auf, bestehend aus einer oberen Glasschicht 72, einer unteren Glasschicht 74 und einer dazwischen angeordneten Photovoltaikschicht 76. Die Unterseite 42 des Solarmoduls 40 ist mittels einer Klebung 80, die sich vorzugsweise zumindest über die geometrische Länge LB' eines Standard-Backrails erstreckt, mit dem erfindungsgemäßen Backrail 10 verbunden. In einem frei kragenden Bereich 78 des Solarmoduls 40, der im Wesentlichen dem zuvor des Öfteren erwähnten Außenbereich bzw. Randbereich des Solarmoduls 40 entspricht, ist keine Klebung 80 zwischen dem Laminat 70 und dem Backrail 10 vorgesehen. Eine geometrische Länge des frei kragenden Bereichs 78 entspricht im Wesentlichen dem eingangs erwähnten Standardabstand A (üblicherweise 50 bis 300 mm), der vom Hersteller zwecks Zertifizierung gefordert wird. Das Backrail 10 gemäß der vorliegenden Erfindung weist jedoch ebenfalls eine im Wesentlichen gleich große geometrische Länge LB bzw. LS wie das Solarmodul 40 auf.
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An den Hauptkörper 12 des Backrails 10 schließt sich am Längsende 30 bzw. 32 das mindestens eine Nasenelement 28 an. Das Nasenelement 28 berührt das Laminat 70 nicht und steht in der Höhenrichtung H um eine Höhendifferenz ΔH über. Dieser überstehende Bereich des Nasenelements 28 sorgt bei Einwirkung von Sogkräften dafür, dass das Laminat 70 nicht in Kontakt mit dem Tragprofil 58 kommt. Das Nasenelement 28 stellt aber beim Versagen der Klebung 80 auch sicher, dass das Laminat 70 nicht unkontrolliert abrutschen kann. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn das Backrail 10 an ein Tragprofil 58 koppelt, welches das Laminat 70 nicht übergreift (in 7 nicht dargestellt).
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8 zeigt eine Seitenansicht eines Backrail-Adapters 100 gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Der Adapter 100 ist hier so ausgestaltet, dass er in ein Standard-Backrail 90 der eingangs beschriebenen Art eingesteckt werden kann. Es versteht sich, dass der Adapter 100 auch auf andere Weise mit dem Standard-Backrail 90 verbunden werden kann (z. B. durch Nieten, Schweißen, Verkleben, Verschrauben etc.).
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Der Adapter 100 weist ein Verlängerungselement 102 auf, an das sich in der Längsrichtung L ein Kopplungselement 104 anschließt. In einem Übergangsbereich zwischen dem Verlängerungselement 102 und dem Kopplungselement 104 kann ein Kragen 105 vorgesehen sein, der verhindert, dass der Adapter 100 zu weit in das Standard-Backrail 90 eingeschoben wird.
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Das Verlängerungselement 102 ist so ausgestaltet, dass ein Körper des Standard-Backrails 90 derart verlängert wird, dass die geometrische Länge LB des Standard-Backrails 90 auf die geometrische Länge LS des Solarmoduls 40 verlängert wird. Damit ist es möglich, das Solarmodul 40 mit dem Standard-Backrail 90 in Einlegesysteme einzusetzen, wie es oben im Zusammenhang mit den 6a bis 6d beschrieben wurde. Sowohl das Nasenelement 28 als auch das Verlängerungselement 102 sind gegenüber dem frei kragenden Bereich des Solarmoduls 40 beabstandet. Insbesondere eine Außenkante 112 des Solarmoduls 40 steht nicht in Berührung mit dem Nasenelement 28. Die Außenkante 112 ist um eine Länge ΔL gegenüber dem Nasenelement 28 beabstandet.
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9 zeigt den Adapter 100 der 8 in isolierter Form, d. h. ohne das Solarmodul 40 und das Standard-Backrail 90.
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Das Nasenelement 28 weist einen ersten in Längsrichtung L verlaufenden Abschnitt 108 auf, der die geometrische Länge LS (vgl. 8) um die Längendifferenz ΔL überschreitet. Der erste Abschnitt 108 geht in einen zweiten Abschnitt 110 über, der sich im Wesentlichen parallel zur Außenkante 112 erstreckt. In der 9 schließen der erste Abschnitt 108 und der zweite Abschnitt 110 einen nahezu rechten Winkel miteinander ein.
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Mit Hilfe einer Strichlinie ist ein dritter Abschnitt 111 in der 9 angedeutet. Der dritte Abschnitt 111 ist optional und kann parallel zu einer Oberseite des Solarmoduls 40 angeordnet sein. Diese Ausführungsform wurde bereits oben im Zusammenhang mit einem Trägersystem beschrieben, bei dem das Tragprofil 58 keine Abschnitte aufweist, die das Solarmodul 40 übergreifen. In diesem Fall übergreift lediglich der dritte Abschnitt 111 das Solarmodul 40 und verhindert so, dass sich das Solarmodul 40 von dem Standard-Backrail 90 unbeabsichtigt abheben kann. Dieser Aspekt ist insbesondere dann von Interesse, wenn das Solarmodul 40 an einer Fassade angebracht wird. Dann dreht sich die horizontale Orientierung der 8 und 9 in die Vertikale.
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Bezug nehmend auf 10 ist ein Schnitt entlang einer Linie X-X der 8 gezeigt.
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In der 10 ist zu erkennen, dass das Kopplungselement 104 des Adapters 100 vorzugsweise formschlüssig an die Kontur des Standard-Backrails 90 angepasst ist. Außerdem ist eine bündige und flächige Kontaktierung der Rückseite 42 des Solarmoduls 40 zum Zwecke einer guten Kraftübertragung wünschenswert.
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Es versteht sich, dass das Kopplungselement 104 auch anders ausgebildet sein kann. Das Kopplungselement 104 kann zum Beispiel auch eine doppelseitige Mantelform aufweisen, die lediglich auf die V-förmigen Stützwände formschlüssig aufgeschoben wird, so dass das Kopplungselement 104 die Unterseite 42 des Solarmoduls 40 gar nicht berührt. Die Kraftübertragung erfolgt dann vom Solarmodul 40 über die Standard-Backrails 90 in den Adapter 100, der die Kraft dann wiederum in das Tragprofil 58 einleitet.
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Das Kopplungselement 104 kann auch in einer anderen Gestalt implementiert sein. So kann das Kopplungselement 104 zum Beispiel auch lediglich die Form von zwei nasenförmigen Fortsätzen aufweisen, von denen jeweils einer mit einer der V-förmigen Stützwände verbunden (z. B. vernietet, verschraubt, verklebt, geschweißt, etc) wird.
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Es versteht sich, dass die oben getroffenen Aussagen nicht von der V-Form des Standard-Backrails 90 abhängen. Die Standard-Backrails 90 können auch eine andere Querschnittsform aufweisen. Der Adapter 100 kann z. B. vollumfänglich und formschlüssig in eine Hohlform (z. B. Vierkantrohr) des Standard-Backrails 90 eingesteckt werden, ohne die Unterseite 42 des Solarmoduls 40 zu berühren.
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In 11 ist der Backrail-Adapter 100 der 8 bis 10 nochmals in perspektivischer Darstellung gezeigt.
