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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schwenkbaren Halten von Photovoltaikmodulen.
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Solche Vorrichtungen sind nach dem Stand der Technik allgemein bekannt. Dabei werden Photovoltaikmodule üblicherweise gegenüber einer ebenen Unterlage, beispielsweise einem Flachdach, über Stützen abgestützt. Die Photovoltaikmodule sind schwenkbar gehalten und werden mittels eines mit einer Steuerung versehenen Elektroantriebs so der Sonne nachgeführt, dass eine maximale Ausbeute an elektrischem Strom erreicht wird. Im Hinblick auf abnehmende staatliche Subventionen von mit Photovoltaikanlagen erzeugtem elektrischem Strom wird es zunehmend interessant, zur Sicherung der Rentabilität die Effizienz solcher Photovoltaikanlagen zu erhöhen. Insoweit gewinnen Vorrichtungen zum schwenkbaren Halten von Photovoltaikmodulen zunehmend an Bedeutung.
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Die nach dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum schwenkbaren Halten von Photovoltaikmodulen sind relativ kompliziert und aufwändig aufgebaut und erfordern einen hohen Montageaufwand. Abgesehen davon sind die herkömmlichen Vorrichtungen relativ schwer. Durch die punktuelle Abtragung des Gewichts über die Stützen kann es zu einer Beschädigung einer Dachhaut des Flachdachs kommen. Schließlich ist es erforderlich, die Stützen mittels die Dachhaut durchgreifender Anker am Flachdach zu befestigen. Ein solcher Durchgriff durch die Dachhaut ist unerwünscht, da er häufig zu Undichtigkeiten führt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine möglichst einfach und kostengünstig herstellbare Vorrichtung zum schwenkbaren Halten von Photovoltaikmodulen angegeben werden, die einfach und schnell montiert werden kann. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll die Vorrichtung eine hohe Stabilität gegen einen Angriff gegenüber starken Winden aufweisen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 9.
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Nach Maßgabe der Erfindung wird eine Vorrichtung zum schwenkbaren Halten von Photovoltaikmodulen mit zumindest zwei im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichteten Längsholmen vorgeschlagen, wobei sich von jedem der Längsholme in einem vorgegebenen Abstand Stützen erstrecken, wobei zumindest zwei nebeneinanderliegende Stützen zweier Längsholme über einen im Wesentlichen senkrecht zu den Längsholmen verlaufenden, schwenkbar an den Stützen gehaltenen Verbindungsholm miteinander verbunden sind, und wobei am Verbindungsholm zumindest zwei im Wesentlichen senkrecht davon sich erstreckende Befestigungsholme zur Befestigung eines Photovoltaikmoduls angebracht sind. – Die vorgeschlagene Vorrichtung ist einfach aufgebaut. Sie umfasst vormontierte Längsholme mit daran angebrachten Stützen. Zur Montage müssen die erfindungsgemäßen Längsholme lediglich parallel zueinander ausgerichtet und nachfolgend mittels der Verbindungsholme miteinander verbunden werden. Die schwenkbar mit den Stützen verbundenen Verbindungsholme bilden zusammen mit den Längsholmen eine gitterartige Stützstruktur. Die gitterartige Stützstruktur ist besonders stabil, auch bei einem Angriff starker Winde. Sie ist einfach ausgestaltet und kann unter Verwendung weniger Teile hergestellt werden. Sie lässt sich überdies ohne großen Aufwand einfach und schnell montieren. – Indem die Stützen sich von den Längsholmen erstrecken, wird eine über die Stützen eingeleitete Last mittels der Längsholme auf das Flachdach verteilt. Durch den damit bewirkten gleichmäßigen Lastabtrag wird eine auf dem Flachdach aufgebrachte Dachhaut geschont. Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung kann insbesondere auch auf eine Verankerung der Längsholme mittels die Dachhaut durchgreifender Anker verzichtet werden.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Verbindungsholm über Kunststoffgleitlager schwenkbar an den Stützen angebracht. Solche Kunststoffgleitlager sind robust und gleichzeitig relativ preisgünstig verfügbar. Damit kann der Herstellungsaufwand der Vorrichtung weiter vermindert werden.
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Eine Hülse des Kunststoffgleitlagers kann in an der Stütze vorgesehenen, vorzugsweise im Fließformverfahren hergestellten, Buchsen aufgenommen sein. Das Vorsehen derartiger Buchsen dient dem Lastabtrag der darin aufgenommenen Hülse und erhöht weiter die Lebensdauer der vorgeschlagenen Vorrichtung. Mit der Herstellung der Buchsen im Fließformverfahren können weiter die Herstellungskosten der Vorrichtung vermindert werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Befestigungsholme aus Winkel- und/oder U-Profilen gebildet sind, welche vorzugsweise mittels einer Nietverbindung am Verbindungsholm angebracht sind. Insbesondere die vorgeschlagene Nietverbindung kann einfach und kostengünstig hergestellt werden. Anstelle von Nietverbindungen ist es selbstverständlich auch möglich, andere Verbindungstechniken zu verwenden. Beispielsweise können selbstschneidende und selbstsichernde Schrauben zur Verbindung verwendet werden. Auch die Herstellung von Schweißverbindungen ist möglich. – Die Profile können so ausgestaltet sein, dass darin unmittelbar die Photovoltaikmodule im Wesentlichen formschlüssig gehalten werden können.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist einer der Längsholme als Antriebs-Längsholm ausgebildet, welcher mit zumindest einem Elektroantrieb zum Verschwenken des Verbindungsholms versehen ist. Indem lediglich einer der Längsholme als Antriebs-Längsholm ausgebildet ist, kann weiter der Herstellungsaufwand der Vorrichtung vermindert werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Elektroantrieb ein linear bewegbares Stellglied umfasst, welches mit einem sich vom Verbindungsholm erstreckenden Schwenkhebel verbunden ist. In diesem Fall ist der Elektroantrieb zweckmäßigerweise schwenkbar am Antriebs-Längsholm angebracht. Die vorgeschlagene Ausgestaltung lässt sich einfach herstellen, ist robust und störunanfällig.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass die Schwenkhebel mehrerer am Antriebs-Längsholm angebrachter Verbindungsholme mittels zumindest einer Schubstange miteinander verbunden sind. In diesem Fall lassen sich sämtliche Verbindungsholme mit der Vorrichtung gleichzeitig mittels eines einzigen Elektroantriebs verschwenken. Das vermindert weiter den Herstellungsaufwand der Vorrichtung.
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Zweckmäßigerweise sind zumindest die am Antriebs-Längsholm vorgesehenen Stützen gehäuseartig ausgestaltet. In diesem Fall sind insbesondere die vom Verbindungsholm sich erstreckenden Schwenkhebel geschützt und von der gehäuseartigen Struktur der Stützen umgeben. Dabei kann die gehäuseartige Struktur Längsschlitze aufweisen, durch welche die Schubstange/n und/oder das linear bewegbare Stellglied mit dem Schwenkhebel verbunden sind.
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Nachfolgend wird eine Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Vorrichtung,
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2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß 1,
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3 eine weitere perspektivische Ansicht der ersten Vorrichtung ohne Photovoltaikmodule,
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4 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Vorrichtung,
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5 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß 4,
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6 eine teilweise aufgebrochene Detailansicht gemäß 5,
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7 eine Explosionsansicht der zweiten Vorrichtung,
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8 eine erste Detailansicht gemäß 7,
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9 eine zweite Detailansicht gemäß 7,
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10 eine Seitenansicht einer dritten Vorrichtung und
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11 eine Detailansicht gemäß 10.
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Bei den in den Figuren gezeigten Vorrichtungen sind, z. B. aus Vierkantenrohren hergestellte, Längsholme 1 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Von jedem der Längsholme 1 erstrecken sich in einem vorgegebenen Abstand mehrere Stützen 2. Nebeneinander angeordnete Stützen 2 benachbarter Längsholme 1 sind über schwenkbar daran angebrachte Verbindungsholme 2 miteinander verbunden. Wie insbesondere aus 3 ersichtlich ist, bilden die Längsholme 1 mit den über die Stützen 2 verbundenen Verbindungsholmen 3 eine stabile gitterartige Stützstruktur.
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Mit dem Bezugszeichen 4 sind an den Verbindungsholmen 3 angebrachte Befestigungsholme bezeichnet. Die Befestigungsholme 4 erstrecken sich beidseits eines Verbindungsholms 3, jeweils im Bereich einer Stütze 2. An jeweils zwei benachbarten Befestigungsholmen 4 ist jeweils ein Photovoltaikmodul 5 angebracht.
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Bei der in den 1 bis 3 gezeigten ersten Vorrichtung ist der Übersichtlichkeit halber ein Antrieb zum Verschwenken der Verbindungsholme 3 weggelassen worden. Die Stützen 2 sind hier säulenartig ausgebildet, z. B. aus Vierkantrohren hergestellt.
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Bei der in den 4 bis 9 gezeigten zweiten Vorrichtung sind die Stützen 2 gehäuseartig ausgestaltet. Es sind Längsholme 1 und ein Antriebs-Längsholm 1A vorgesehen. Am Antriebs-Längsholm 1A sind Elektroantriebe 6 schwenkbar mit dem Antriebs-Längsholm 1A verbunden. Ein von jedem Elektroantrieb 6 sich erstreckendes linear bewegbares Stellglied 7 ist schwenkbar mit einem sich vom Verbindungsholm 3 in die gehäuseartig ausgebildete Stütze 2 erstreckenden Schwenkhebel 8 verbunden. – Indem die Verbindung zwischen dem Schwenkhebel 8 und dem linear bewegbaren Stellglied 7 innerhalb der gehäuseartig ausgestalteten Stützen 2 aufgenommen ist, wird sie vor Umwelteinflüssen geschützt. Auch am bewegbaren Stellglied 7 befindliche Gummidichtungen und/oder Kunststoffteile (hier nicht gezeigt) werden durch die vorgeschlagene gehäuseartige Ausgestaltung der Stützen 2, insbesondere vor der nachteiligen Einwirkung von UV-Strahlung, geschützt. Wie insbesondere aus den 4 und 5 ersichtlich ist, ist bei der zweiten Vorrichtung jedem der Verbindungsholme 3 jeweils ein Elektroantrieb 6 zugeordnet.
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Die 7 bis 9 zeigen eine Explosionsansicht und Detailansichten der zweiten Vorrichtung. Daraus ist insbesondere ersichtlich, dass die Stützen 2 hier aus zwei einander gegenüberliegend an den Antriebs-Längsholmen 1A bzw. am Längsholm 1 angebrachten dreieckigen Seitenwänden 9 gebildet sind, welche zusätzlich mittels Abstandshaltern 10 miteinander verbunden sind. – Die dreiecksförmige Ausgestaltung der Stützen 2 ist besonders stabil. Eine im Bereich der Stützen 2 eingeleitete Kraft wird über eine Grundfläche der dreieckigen Seitenwände 9 auf den Antriebs-Längsholm 1A eingeleitet. Dabei wird die eingeleitete Kraft über eine relativ große Fläche verteilt.
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Zwischen den Abstandshaltern 10 und dem Antriebs-Längsholm 1A sind schlitzartige Durchbrüche gebildet, durch welche das Stellglied 7 zur Verbindung mit dem Schwenkhebel 8 hindurchgeführt ist. Mit dem Bezugszeichen 11 ist eine Halterung zur schwenkbaren Befestigung des Elektroantriebs 6 bezeichnet.
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Bei den an den Längsholmen 1 angebrachten Stützen 2 sind die Abstandshalter 10 vorzugsweise länger ausgestaltet. Hier ist die Ausbildung eines schlitzartigen Durchbruchs zum Eingriff des Stellglieds 7 nicht erforderlich.
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Mit dem Bezugszeichen 12 sind Kunststoffgleitlager bezeichnet, welche den Schwenkhebel 8 bildende Bleche durchgreifen. In den Kunststoffgleitlagern 12 ist drehbar eine aus einer Schraube oder einem Rohr, insbesondere einem Edelstahlrohr, gebildete Achse 13 aufgenommen. – Bei den am Längsholm 1 vorgesehenen Stützen 2 ist eine aus einem gebogenen Blech hergestellte Schwenkaufnahme mit dem Bezugszeichen 14 versehen. Die Schwenkaufnahme 14 weist zwei Laschen auf, in denen ebenfalls Kunststoffgleitlager 12 zur Aufnahme einer Achse 13 vorgesehen sind.
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Bei der in den 10 und 11 gezeigten dritten Vorrichtung ist an einem weiteren Atriebs-Längsholm 1B lediglich ein Elektroantrieb 6 vorgesehen, dessen Stellglied 7, ähnlich wie bei der zweiten Vorrichtung, mit einem Schwenkhebel 8 verbunden ist. Beim weiteren Antriebs-Längsholm 1B ist der mit dem Stellglied 7 verbundene Schwenkhebel 8 mit den nachfolgenden Schwenkhebeln (hier nicht gezeigt) über Schubstangen 15 schwenkbar verbunden. Damit kann auf einfache und kostengünstige Weise die von dem Elektroantrieb 6 auf den ersten Schwenkhebel 8 übertragene Bewegung auch auf die weiteren am weiteren Antriebs-Längsholm 13 vorgesehenen Schwenkhebel 8 übertragen werden. Es kann mit einem einzigen Elektroantrieb 6 eine Schwenkbewegung auf sämtliche Photovoltaikmodule 5 der Vorrichtung übertragen werden.
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Vorteilhafterweise sind die Längsholme 1, 1A, 1B, die Stützen 2, die Verbindungsholme 3 sowie die Befestigungsholme 4 aus Aluminium hergestellt. Die Stützen 2 am Antriebs-Längsholm 1A können auch aus Edelstahl hergestellt sein. Insbesondere die Stützen 2 können mit den Längsholmen 1, 1A, 1B mittels Nietverbindungen verbunden sein. Desgleichen können auch die Befestigungsholme 4 mit den Verbindungsholmen 3 mittels Nietverbindungen verbunden sein. Auch im Übrigen können zur Herstellung der erforderlichen Verbindungen Nietverbindungen verwendet werden. Die Herstellung von Nietverbindungen ist einfach und kostengünstig. Es können damit Herstellungskosten eingespart werden.
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Zur Fixierung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen auf einem Flachdach oder einem Untergrund können zumindest zwei der Längsholme 1, 1A, 1B am Flachdach bzw. mit dem Untergrund verankert werden. Dazu können geeignete Ankerbolzen oder dgl. vorgesehen sein. Wegen der erfindungsgemäß vorgeschlagenen, besonders stabilen gitterartigen Struktur sind zur Herstellung einer besonders guten Stabilität gegen einen Angriff von Wind lediglich wenige derartige Anker erforderlich. Alternativ zu der vorgeschlagenen Verankerung der Längsholme 1, 1A, 1B im Flachdach bzw. im Untergrund können auch Gewichte, beispielsweise Betongewichte, auf einige der Längsholme 1, 1A, 1B gelegt werden.
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Die Längsholme 1, 1A, 1B bilden zusammen mit den daran angebrachten Stützen 2 und ggf. dem Elektroantrieb 6 samt Schwenkhebel 8 bzw. Schwenkaufnahme 14 vormontierte Module. Zur Montage der Vorrichtung ist es lediglich erforderlich, diese vormontierten Module parallel auszurichten und mittels der Verbindungsholme 3 miteinander zu verbinden. Dabei kann jeder Verbindungsholm 3 bereits mit den Befestigungsholmen 4 versehen sein und in dieser Anordnung ein weiteres Modul bilden. Das ermöglicht eine besonders schnelle Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor Ort.
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Der bzw. die Elektroantriebe 6 sind zweckmäßigerweise mit einer Steuerung versehen, mit der die Photovoltaikmodule 5 so der Sonne nachgeführt werden, dass sie ein Maximum an elektrischem Strom liefern. Insbesondere ist die Steuerung so ausgestaltet, dass die Photovoltaikmodule 5 sich gegenseitig nicht oder nur minimal abschatten.
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Mit der Steuerung kann ein Temperatursensor verbunden sein. In Abhängigkeit der gemessenen Temperatur können die Photovoltaikmodule 5 bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur so gestellt werden, dass deren Hinterlüftung verbessert und damit eine besserte Kühlung der Photovoltaikmodule 5 erreicht wird.
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Ferner kann mit der Steuerung ein Windsensor verbunden sein. Bei Überschreitung eines vorgegebenen Maximalwerts können die Photovoltaikmodule 5 automatisch in eine Sturmstellung verschwenkt werden. – Wie insbesondere aus der 6 ersichtlich ist, sind die Achse 13 und der Verbindungsholm 3 voneinander beabstandet. Infolgedessen muss bei einer Bewegung des Photovoltaikmoduls 5 aus einer Schrägstellung auch eine anteilige Gewichtskraft desselben überwunden werden. D. h. eine schräg gestellte Position der Photovoltaikmodule 5 ist besonders stabil. Sie setzt einem angreifenden Wind einen besonders hohen Widerstand entgegen. Bei einer Sturmstellung der Photovoltaikmodule 5 kann die Schrägstellung der Photovoltaikmodule 5 in Längsrichtung der Längsholme verschieden gewählt sein, so dass die Photovoltaikmodule 5 eine dem Wind einen besonders hohen Widerstand entgegensetzende ziehharmonikaartige Anordnung einnehmen.
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Schließlich kann die Steuerung noch mit einem Regensensor gekoppelt sein. Bei der Erkennung von Regen können die Photovoltaikmodule 5 in eine geeignete Schräglage verfahren werden, so dass sie durch den auftreffenden Regen selbsttätig gereinigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Längsholm
- 1A
- Antriebs-Längsholm
- 1B
- weiterer Antriebs-Längsholm
- 2
- Stütze
- 3
- Verbindungsholm
- 4
- Befestigungsholm
- 5
- Photovoltaikmodul
- 6
- Elektroantrieb
- 7
- Stellglied
- 8
- Schwenkhebel
- 9
- Seitenwand
- 10
- Abstandshalter
- 11
- Halterung
- 12
- Kunststoffgleitlager
- 13
- Achse
- 14
- Schwenkaufnahme
- 15
- Schubstange
