DE102010004905A1

DE102010004905A1 - Nachführsystem für Solarmodule

Info

Publication number: DE102010004905A1
Application number: DE102010004905A
Authority: DE
Inventors: Christian 97421 Brommer; Alexander 96049 Peter
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2011-07-21

Abstract

Es ist ein Nachführsystem (1) für Solarmodule (2) offenbart, bei dem ein Modulträger (10) über ein sphärisches Gelenk (20) in zwei Freiheitsgraden kippbar mit einer Aufständerung (30) verbunden ist. Zur Ausrichtung des Modulträgers (10) nach dem Sonnenstand sind wenigstens zwei lineare Verstelleinrichtungen (40) vorgesehen, welche derart konfiguriert sind, dass durch sie lediglich Zugkräfte (41) auf den Modulträger (10) ausübbar sind. Zur Kraftübertragung auf den Modulträger (10) können die linearen Verstelleinrichtungen (40) starre (42) oder nichtstarre (43) Kraftübertragungsmittel umfassen. Die Ausrichtung des Modulträgers kann je nach Ausführungsform der Erfindung entweder ausschließlich durch die linearen Verstelleinrichtungen (40) erfolgen, wobei dann wenigstens drei lineare Verstelleinrichtungen (40) erforderlich sind, oder unter Ausnutzung der Schwerkraft erfolgen, wobei dann zwei lineare Verstelleinrichtungen (40) ausreichen. Die Beschränkung auf die Übertragung von Zugkräften (41) durch die linearen Verstelleinrichtungen (40) erlaubt, das Nachführsystem (1) auch unter höheren Windlasten noch zuverlässig zu betreiben.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Nachführsystem für Solarmodule, wie etwa Fotovoltaik-Module, Brennspiegelmodule oder solarthermische Module. Insbesondere ist das Nachführsystem auch bei höheren Windlasten funktionsfähig und ermöglicht eine genaue Nachführung der Solarmodule nach dem Sonnenstand.
Hintergrund der Erfindung
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2007 011 215 A1 offenbart eine hemisphärische Montage- und Nachführanlage, bei der die Positionierung und Ausrichtung bzw. die Nachführung der Anlagenplattform mit Blick zum aktuellen Lauf der Sonne durch Kippbewegungen in allen Achsen erfolgen kann. Mittig der Anlagenplattform und zentral der Mastkonstruktion aufsitzend befindet sich die hemisphärisch bewegliche Kippachse in Form eines Kreuzgelenks.
Die deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 202 04 679 U1 beschreibt eine Nachführanlage für Solarzellen mit einem Tragrahmen zur Halterung der Solarzellen, die am Ende eines Tragmastes angeordnet ist, und zwei in der Länge veränderbare Positionierstangen, die den Tragrahmen in der Azimutrichtung und in der Elevationsrichtung bewegen. Der Tragrahmen ist am Ende des Tragmastes über eine allseitig schwenkbare Schwenkgelenkverbindung an diesem angeordnet. Die beiden Angriffspunkte der beiden Positionierstangen sind an dem Tragrahmen auf zwei im rechten Winkel zueinander stehenden Linien angeordnet, welche jeweils durch den Angriffspunkt und den Mittelpunkt, an dem die Gelenkverbindung angreift, verlaufen. Die entgegengesetzten Angriffspunkte der Positionierstangen sind deutlich unterhalb der Angriffspunkte angeordnet.
Die internationale Patentanmeldung WO 2008/068369 A1 beschreibt ein Nachführsystem mit einer Grundplatte, die eine kreisförmige Schiene trägt. Auf der Schiene laufen die Rollelemente eines Gestells, welches eine gegen die Horizontale geneigte Struktur trägt. Durch die Zusammenwirkung von Schiene und Rollelement kann das Gestell und damit die von ihm getragene gegen die Horizontale geneigte Struktur bezüglich der azimutalen Richtung ausgerichtet werden. Die gegen die Horizontale geneigte Struktur trägt mehrere, jeweils an einer Achse befestigte, Solarpanele. Durch eine Drehbewegung der Achsen ist ein Neigungswinkel der Solarpanele gegen die Horizontale einstellbar. Dabei wird die Verstellung einer Achse über einen Seilzug und eine Kurvenscheibe angetrieben. Durch Koppelstangen wird die Verstellung des Neigungswinkels des Solarpanels der angetriebenen Achse auf die Solarpanele der übrigen Achsen übertragen, so dass eine synchronisierte Einstellung der Neigungswinkel aller Solarpanele möglich ist.
Das US-Patent US 6,848,442 B2 offenbart einen Neigungsmechanismus für eine Anordnung von Solarpanelen, worin der Aufwand zur Veränderung der Neigungswinkel der Solarpanele durch geeignete Anordnung einer ersten und einer zweiten Neigungsachse bezüglich des Schwerpunkts und des Winddruckpunkts der Solarpanelanordnung reduziert ist.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2005 014 320 A1 betrifft eine Nachführeinrichtung für eine Fotovoltaikanlage mit wenigstens einem der Sonne nachzuführenden Fotovoltaikmodul, wobei das Fotovoltaikmodul von einer um eine im Wesentlichen vertikale Achse drehbar gelagerten Tragkonstruktion getragen ist. Durch einen Antrieb ist die Nachführeinrichtung somit in der vertikalen Achse nachführbar. Ferner umfasst die Nachführeinrichtung Mittel zur Nachführung in einer horizontalen Achse durch Verschwenkung des Fotovoltaikmoduls, wobei eine mechanische Kopplung der vertikalen und der horizontalen Nachführung derart vorgesehen ist, dass die Nachführung in der horizontalen Achse über eine Stellbewegung des Antriebs für die vertikale Achse bewirkbar ist.
Die deutsche Patentschrift DE 33 01 046 C1 beschreibt Nachführeinrichtungen, die es ermöglichen, Geräte einer bogenförmigen Bahn entsprechend auszurichten. Sie eignen sich beispielsweise für Solareinrichtungen, wie fotovoltaische Generatoren, Solarkocher und Heliostaten. Die nachzuführenden Geräte werden dabei im Normalfall um eine vertikale Achse drehbar angeordnet, wobei erfindungsgemäß die erforderliche Kippung um eine horizontale Achse durch mindestens ein Führungsglied zwangsläufig mit der Drehung um die vertikale Achse erreicht wird. Das Führungsglied verbindet den nachgeführten Teil mit einem festen Punkt. Es werden Bedingungen angegeben, die eine genaue oder eine vorteilhafte angenäherte Nachführung ermöglichen.
Die deutsche Übersetzung DE 600 15 950 T2 betrifft eine Nachführungsanlage, welche eine Anordnung flacher rechteckiger Solarpanele umfasst, die sich auf gegenüberliegenden Seiten einer Nord-Süd orientierten Achse befinden. Die Anordnung ist durch ein Schwenkelement mit einer Stütze verbunden, durch das Schwenkelement ist ein Schwenken der Anordnung auf der Nord-Süd-Achse möglich, um der Bewegung der Sonne relativ zur Erde zu folgen. Die Schwenkbewegung ist durch einen Linearstellantrieb antreibbar.
Die deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 20 2007 008 377 U1 offenbart einen Träger mit Sonnenstandsnachführung für ein Solarmodul. Der Träger umfasst einen in oder am Boden verankerbaren Ständer, ein drehbar auf dem Ständer gelagertes Oberteil und ein an dem Oberteil befestigtes Flächentragwerk zur Aufnahme des Solarmoduls. Das Flächentragwerk ist gegenüber der Längsachse des Ständers sonnenstandsbedingt geneigt und zusammen mit dem Oberteil der Sonnenrichtung nachführbar.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2007 040 318 A1 betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Aufnahme- und Halteteils einer Solarkollektoreinrichtung einer Solaranlage, wobei das Aufnahme- und Halteteil zur Aufnahme der Solarmodule in einer Aufnahmeebene ausgebildet ist und die mittels zumindest einer steuerbaren Aktuatoreinheit um zumindest eine senkrecht zur Längsachse der Solarkollektoreinrichtung verlaufende Schwenkachse schwenkbar an einem Ständerteil der Solarkollektoreinrichtung angeordnet ist. Vorteilhaft wird die im Bereich der Solaranlage vorliegende Windgeschwindigkeit und/oder Windrichtung ermittelt und in einer Steuereinrichtung ausgewertet. Abhängig von der ermittelten Windgeschwindigkeit und/oder Windrichtung wird das Aufnahme- und Halteteil um die Schwenkachse mittels der zumindest einen steuerbaren Aktuatoreinheit in eine Parkposition geschwenkt, in der die Aufnahmeebene in Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Solarkollektoreinrichtung verläuft.
Nachführsysteme für Solarmodule dienen dazu, die Solarmodule dem sich im Tages- und Jahresverlauf ändernden Sonnenstand so nachzuführen, dass, möglichst solange die Sonne über dem Horizont steht, eine optimale Ausrichtung der Solarmodule zur Sonne, also in der Regel eine senkrechte Sonneneinstrahlung auf die Solarmodulfläche, erzielt wird. Durch Witterungseinflüsse, speziell Schnee- und Windlasten, wird die Ausrichtbarkeit beeinträchtigt, da bei Überschreiten einer Grenzlast zum Schutz der Vorrichtung die Solarmodule in eine Schutzstellung gefahren werden müssen. In der Schutzstellung gegen zu hohe Windlasten (horizontale Orientierung der Module) ist die Ausrichtung zur Sonne ungünstig, so dass nur noch wenig Energie gewonnen werden kann. Dies ist insbesondere für die Anwendung der Solarmodule in südlichen Ländern (Mittelmeerraum) unbefriedigend, da dort neben einer erhöhten Strahlungsintensität der Sonne oft auch hohe Windgeschwindigkeiten auftreten.
Für eine besonders effiziente Ausnutzung der Sonnenenergie ist eine sehr genaue Nachführung der Solarmodule erforderlich, um den optimalen Einstrahlungswinkel möglichst genau zu erreichen und dem Sonnenstand folgend präzise zu halten. Für bestimmte Arten von Solarmodulen, wie etwa Module der konzentrierenden Fotovoltaik oder für Brennspiegelmodule, ist die genaue Nachführung von essenzieller Bedeutung.
Werden, wie in der Offenbarung der DE 10 2007 011 215 A1 , Solarmodule auf einem sphärischen Gelenk, wie etwa einem Kreuzgelenk, gelagert und die Verschwenkung der Solarmodule über Linearantriebe bewirkt, so ist eine präzise Nachführung der Solarmodule nach dem Sonnenstand möglich. Jedoch kann es unter Windlast zu hohen Druckbelastungen auf die Linearantriebe kommen, wodurch der Linearantrieb beschädigt werden oder sogar ausknicken kann. Eine solche Anordnung ist bei höheren Windstärken nicht zuverlässig betreibbar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Nachführsystem für Solarmodule so aufzubauen, dass eine genaue, zuverlässige und sichere Nachführung der Solarmodule nach dem Sonnenstand auch bei höheren Windlasten möglich ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Nachführsystem, welches die Merkmale im Anspruch 1 aufweist.
Bei dem erfindungsgemäßen Nachführsystem für Solarmodule ist ein Modulträger über ein sphärisches Gelenk, das beispielsweise als Kugelgelenk oder Kreuzgelenk ausgebildet ist, mit einer Aufständerung verbunden. Zwei lineare Verstelleinrichtungen sind sowohl jeweils mit dem Modulträger einerseits als auch mit der Aufständerung oder zum Beispiel einer Bodenplatte des Nachführsystems oder direkt mit dem Boden andererseits verbunden. Durch die linearen Verstelleinrichtungen ist der Modulträger in zwei Freiheitsgraden um das sphärische Gelenk kippbar. Erfindungsgemäß sind die linearen Verstelleinrichtungen derart mit dem Modulträger verbunden und so konfiguriert, dass durch sie ausschließlich eine Zugkraft auf den Modulträger ausübbar ist. Hierdurch werden Druckbelastungen der linearen Verstelleinrichtungen vermieden. Sind die linearen Verstelleinrichtungen beispielsweise als Spindeltriebe ausgebildet, so ist damit ein Ausknicken der Spindel ausgeschlossen. Da durch die linearen Verstelleinrichtungen lediglich Zugkräfte auf den Modulträger ausgeübt werden, können zur Kraftübertragung auf den Modulträger auch nichtstarre Kraftübertragungsmittel verwendet werden, zum Beispiel Seilzüge oder Ketten. Die Problematik des Ausknickens besteht hier konstruktionsbedingt nicht. Im Falle eines nichtstarren Kraftübertragungsmittels umfassen die linearen Verstelleinrichtungen zum Beispiel eine motorisch angetriebene Winde, auf der das nichtstarre Kraftübertragungsmittel aufgewickelt oder von der das nichtstarre Kraftübertragungsmittel abgewickelt wird.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nachführsystems ist das sphärische Gelenk derart am Modulträger angebracht, dass es bei horizontaler Orientierung des Modulträgers den Schwerpunkt des Modulträgers nicht unterstützt. Durch die Schwerkraft ergibt sich daher ein erstes Drehmoment auf den Modulträger. Die linearen Verstelleinrichtungen greifen erfindungsgemäß derart am Modulträger an, dass durch die von ihnen auf den Modulträger ausgeübte Zugkraft ein dem ersten Drehmoment entgegengerichtetes zweites Drehmoment auf den Modulträger ausübbar ist. In einer bevorzugten Ausprägung umfasst das Nachführsystem zwei lineare Verstelleinrichtungen.
Die zwei Verbindungspunkte, an denen diese beiden linearen Verstelleinrichtungen mit dem Modulträger verbunden sind, definieren zusammen mit dem Schwerpunkt des Modulträgers ein Dreieck. Dabei ist das sphärische Gelenk innerhalb dieses Dreiecks mit dem Modulträger verbunden. Durch diese Anordnung ist durch eine durch die linearen Verstelleinrichtungen auf den Modulträger ausgeübte Zugkraft ein dem ersten Drehmoment entgegengesetztes zweites Drehmoment erzeugbar. In einer Ausprägung der Erfindung sind Federelemente vorgesehen, welche derart mit dem Modulträger einerseits und der Aufständerung oder beispielsweise einer Bodenplatte des Nachführsystems oder dem Boden andererseits verbunden sind, dass durch die von den Federelementen auf den Modulträger ausgeübte Federkraft ein Drehmoment auf den Modulträger bewirkt wird, das zusammen mit dem durch die Schwerkraft bewirkten ersten Drehmoment ein Rückstellmoment gegen das von den linearen Verstelleinrichtungen auf den Modulträger ausgeübte zweite Drehmoment bildet.
Die linearen Verstelleinrichtungen üben in manchen Ausführungsbeispielen der Erfindung die Zugkraft auf den Modulträger durch starre Kraftübertragungsmittel aus. Unter starren Kraftübertragungsmitteln sind beispielsweise die Spindeln von Spindeltrieben, die Schubstangen von Druckzylindern oder ähnliches zu verstehen. In anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung üben die linearen Verstelleinrichtungen die Zugkraft auf den Modulträger durch nichtstarre Kraftübertragungsmittel aus. Unter nichtstarren Kraftübertragungsmitteln sind beispielsweise Seile, Ketten oder ähnliches zu verstehen.
In anderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Nachführsystems ist das sphärische Gelenk derart an dem Modulträger angebracht, dass es bei horizontaler Orientierung des Modulträgers den Schwerpunkt des Modulträgers unterstützt. Es sind wenigstens drei lineare Verstelleinrichtungen vorgesehen; diese sind über nichtstarre Kraftübertragungsmittel, welche beispielsweise als Seile oder Ketten ausgebildet sind, mit dem Modulträger verbunden. In einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform sind drei lineare Verstelleinrichtungen vorgesehen, und die den Verstelleinrichtungen zugeordneten nichtstarren Kraftübertragungsmittel sind derart mit dem Modulträger verbunden, dass die Verbindungspunkte, an denen die nichtstarren Kraftübertragungsmittel mit dem Modulträger verbunden sind, ein Dreieck definieren, wobei das sphärische Gelenk innerhalb dieses Dreiecks mit dem Modulträger verbunden ist.
Die Ausrichtung des Modulträgers erfolgt in diesen Ausführungsformen ausschließlich durch Verkürzung oder Verlängerung der nichtstarren Kraftübertragungsmittel. Eine Verkürzung eines Kraftübertragungsmittels ist dadurch erzielbar, dass das etwa als Seil oder Kette ausgebildete Kraftübertragungsmittel beispielsweise auf einer dafür vorgesehenen Spule in der linearen Verstelleinrichtung, der es zugeordnet ist, aufgewickelt wird, wobei eine Zugkraft auf den Modulträger wirkt. Zugleich wird wenigstens eines der anderen Kraftübertragungsmittel dadurch verlängert, dass es durch die durch die Zugkraft hervorgerufene Bewegung des Modulträgers beispielsweise von einer entsprechenden Spule in der linearen Verstelleinrichtung, der es zugeordnet ist, abgewickelt wird. Es sei betont, dass hierbei keinerlei Druck- oder Schubbelastungen auf die Kraftübertragungsmittel wirken; auch bei der Verlängerung eines Kraftübertragungsmittels ist dieses ausschließlich zugbelastet.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele das erfindungsgemäße Nachführsystem und dessen Vorteile an Hand der beigefügten Figuren näher erläutern.
1 zeigt schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nachführsystems zur Verdeutlichung der relativen Lage des Schwerpunkts des Modulträgers und des sphärischen Gelenks.
2 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nachführsystems zur Verdeutlichung der relativen Lage des Schwerpunkts des Modulträgers und des sphärischen Gelenks.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Nachführsystems, in welchem die relative Anordnung des sphärischen Gelenks und des Schwerpunkts des Modulträgers der Ausführungsform in 1 entspricht.
4 zeigt eine Seitenansicht des Nachführsystems der 3.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Nachführsystems wie in 3, in welchem zusätzlich Federelemente zur Erzeugung eines zusätzlichen Rückstellmomentes auf den Modulträger vorgesehen sind.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Nachführsystems, in welchem die relative Anordnung des sphärischen Gelenks und des Schwerpunkts des Modulträgers der Ausführungsform in 2 entspricht.
7 zeigt eine Seitenansicht des Nachführsystems der 6.
8 zeigt eine Draufsicht auf das Nachführsystem der 6. Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.
1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Nachführsystems 1 für Solarmodule 2 in einer Schnittdarstellung. Ein Modulträger 10 ist über ein sphärisches Gelenk 20 mit einer Aufständerung 30 verbunden. In der Darstellung der 1 ist der Modulträger 10 horizontal orientiert. In der gezeigten Ausführungsform wird der Schwerpunkt 11 des Modulträgers 10 nicht von dem sphärischen Gelenk 20 unterstützt, das heißt, bei horizontaler Orientierung des Modulträgers 10 ist der Schwerpunkt 11 in horizontaler Richtung vom sphärischen Gelenk 20 beabstandet; unabhängig von der Orientierung des Modulträgers 10 wird ein horizontaler Abstand zwischen sphärischem Gelenk 20 und Schwerpunkt 11 mit dem Bezugszeichen 46 bezeichnet. Durch die Schwerkraft entsteht ein erstes Drehmoment 101.
Das Vorzeichen des ersten Drehmoments 101 ändert sich solange nicht, wenn der Modulträger in der in der Zeichnung benutzten Schnittebene um das sphärische Gelenk 20 aus der horizontalen Orientierung gedreht wird, solange der horizontale Abstand 46 von sphärischem Gelenk 20 und Schwerpunkt 11 des Modulträgers 10 nicht den Wert Null erreicht. Durch geeignete Wahl des horizontalen Abstandes 46 bei horizontaler Orientierung des Modulträgers 10 kann erreicht werden, dass sich das Vorzeichen des ersten Drehmoments 101 innerhalb des für den Betrieb des Nachführsystems 1 jeweils (d. h. zum Beispiel geographieabhängig) erforderlichen Elevationswinkelbereichs nicht ändert. Unter einem Elevationswinkel wird der Winkel verstanden, um den der Modulträger 10 aus der horizontalen Orientierung gedreht ist. In der Zeichnung ist der Modulträger 10 horizontal orientiert, der Elevationswinkel ist daher Null.
2 ist eine zu 1 analoge Schnittdarstellung. Jedoch wird hier der Schwerpunkt 11 des Modulträgers 10 von dem sphärischen Gelenk 20 unterstützt. In der gezeigten horizontalen Orientierung des Modulträgers 10 ist der horizontale Abstand 46 (hier nicht gezeigt, siehe 1) zwischen dem sphärischen Gelenk 20 und dem Modulträger 10 gleich Null. Die Zeichnung ist dabei so zu verstehen, dass der Schwerpunkt 11 des Modulträgers 10 entlang der Richtung der Schwerkraft über dem sphärischen Gelenk 20 liegt. Die Zeichnung ist nicht so zu deuten, dass der Schwerpunkt 11 des Modulträgers 10 in einer horizontalen Richtung senkrecht zur benutzten Schnittebene der Zeichnung einen von Null verschiedenen horizontalen Abstand 46 von dem sphärischen Gelenk 20 aufweist. Bei Verdrehung des Modulträgers 10 aus der gezeigten horizontalen Orientierung ergibt sich durch die relative Lage des Schwerpunkts 11 des Modulträgers 10 und des sphärischen Gelenks 20 durch die Schwerkraft stets ein Drehmoment, welches zum Drehsinn der Verdrehung gleichsinnig ist. In Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Nachführsystems, in denen wie in der 2 der Schwerpunkt 11 des Modulträgers 10 bei horizontaler Orientierung des Modulträgers 10 vom sphärischen Gelenk 20 unterstützt wird, wird dieses Drehmoment nicht zur Veränderung der Ausrichtung des Modulträgers benutzt.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nachführsystems 1, in welcher der Schwerpunkt 11 des Modulträgers 10 und das sphärische Gelenk 20 zueinander wie zur 1 erläutert angeordnet sind. Zwei lineare Verstelleinrichtungen 40 sind mit der Aufständerung 30 und dem Modulträger 10 verbunden, um den Modulträger 10 nach dem Sonnenstand auszurichten. Zur Kraftübertragung auf den Modulträger 10 umfasst jede lineare Verstelleinrichtung 40 ein starres Kraftübertragungsmittel 42. Spezieller handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel bei den linearen Verstelleinrichtungen 40 um Spindeltriebe, und bei den starren Kraftübertragungsmitteln 42 um die Spindeln der Spindeltriebe. Die Verbindungspunkte 44, an denen die starren Kraftübertragungsmittel 42 mit dem Modulträger 10 verbunden sind, bilden zusammen mit dem Schwerpunkt 11 des Modulträgers 10 ein Dreieck 45. Das sphärische Gelenk 20 ist innerhalb des Dreiecks 45 mit dem Modulträger 10 verbunden.
4 zeigt eine Seitenansicht des Nachführsystems 1 aus 3. Neben den bereits in 3 erläuterten Elementen ist hier ein horizontaler Abstand 46 des sphärischen Gelenks 20 vom Schwerpunkt 11 des Modulträgers 10 für den Fall gezeigt, dass ein Elevationswinkel 47 von Null verschieden ist. Wie oben bereits erwähnt, ist unter einem Elevationswinkel der Winkel verstanden, um den der Modulträger 10 aus der horizontalen Orientierung, hier durch die Linie H angedeutet, gedreht ist. Ferner ist das zweite Drehmoment 102 gezeigt, welches durch die von den linearen Verstelleinrichtungen 40 auf den Modulträger 10 ausgeübten Zugkraft 41 hervorgerufen ist.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Nachführsystems 1, bei dem ein Schwerpunkt 11 eines Modulträgers 10 und ein sphärisches Gelenk 20 im Sinne der Erläuterungen zur 1 zueinander angeordnet sind. Zur Ausrichtung des Modulträgers nach dem Sonnenstand sind zwei lineare Verstelleinrichtungen 40 vorgesehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfassen die linearen Verstelleinrichtungen 40 zur Kraftübertragung auf den Modulträger 10 nichtstarre Kraftübertragungsmittel 43, welche hier speziell als Seile ausgeführt sind. Die Verbindungspunkte 44, an denen die nichtstarren Kraftübertragungsmittel 43 mit dem Modulträger 10 verbunden sind, bilden zusammen mit dem Schwerpunkt 11 des Modulträgers 10 ein Dreieck 45. Das sphärische Gelenk 20 ist innerhalb des Dreiecks 45 mit dem Modulträger 10 verbunden. In dieser Ausführungsform sind Federelemente 50 vorgesehen, welche mit der Aufständerung 30 und dem Modulträger 10 derart verbunden sind, dass durch die durch die Federelemente 50 auf den Modulträger 10 ausgeübte Federkraft ein Drehmoment bewirkt wird, welches zusammen mit dem durch die Schwerkraft bewirkten ersten Drehmoment 101 (siehe 1) ein Rückstellmoment gegen das von den linearen Verstelleinrichtungen 40 auf den Modulträger 10 ausgeübte zweite Drehmoment 102 (siehe 4) bildet. 6 zeigt eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nachführsystems 1. Ein Schwerpunkt 11 eines Modulträgers 10 und ein sphärisches Gelenk 20 sind zueinander im Sinne der Erläuterungen zur 2 angeordnet. Es sind drei lineare Verstelleinrichtungen 40 vorgesehen, welche zur Kraftübertragung auf den Modulträger 10 jeweils ein nichtstarres Kraftübertragungsmittel 43 umfassen; die nichtstarren Kraftübertragungsmittel 43 sind in der dargestellten Ausprägung als Seile ausgebildet. Die Verbindungspunkte 44, an denen jeweils ein nichtstarres Kraftübertragungsmittel 43 mit dem Modulträger 10 verbunden ist, definieren ein Dreieck 46. Das sphärische Gelenk 20 ist innerhalb dieses Dreiecks 46 mit dem Modulträger 10 verbunden.
7 zeigt eine Seitenansicht der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nachführsystems 1 der 6. Neben den bereits zur 6 beschriebenen Elementen ist ein zweites Drehmoment 102 gezeigt, welches durch die von den nichtstarren Kraftübertragungsmitteln 43a, 43b und 43c auf den Modulträger 10 übertragenen Zugkräfte hervorgerufen wird. Um das zweite Drehmoment 102 mit der gezeigten Orientierung zu erhalten, sind die nichtstarren Zugmittel 43a und 43b zu verkürzen, beispielsweise jeweils auf eine motorisch angetriebene Winde aufzuwickeln, welche in oder neben der Aufständerung 30 angebracht sein kann. Zugleich ist das nichtstarre Zugmittel 43c zu verlängern, was zum Beispiel durch Abwickeln von einer weiteren Winde erfolgen kann. Das Abwickeln geschieht dabei durch die Drehbewegung des Modulträgers 10, welche durch die durch die nichtstarren Kraftübertragungsmittel 43a und 43b auf den Modulträger übertragenen Zugkräfte 41 bewirkt ist. Alle drei nichtstarren Kraftübertragungsmittel 43a, 43b und 43c sind hierbei ausschließlich zugbelastet.
8 zeigt eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Nachführsystems 1 aus 7. Die Zeichnung zeigt die relative Lage des Schwerpunkts 11 des Modulträgers 10, des sphärischen Gelenks 20 und der nichtstarren Kraftübertragungsmittel 43a, 43b und 43c. Ferner sind die Positionen der Verbindungspunkte 44 gezeigt, an denen die nichtstarren Kraftübertragungsmittel 43a, 43b und 43c mit dem Modulträger 10 verbunden sind, sowie das von den Verbindungspunkten 44 definierte Dreieck 46. Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist für einen Fachmann jedoch selbstverständlich, dass konstruktive Änderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007011215 A1 [0002, 0013]
DE 20204679 U1 [0003]
WO 2008/068369 A1 [0004]
US 6848442 B2 [0005]
DE 102005014320 A1 [0006]
DE 3301046 C1 [0007]
DE 60015950 T2 [0008]
DE 202007008377 U1 [0009]
DE 102007040318 A1 [0010]

Claims

Nachführsystem (1) für Solarmodule (2), wobei ein Modulträger (10) über ein sphärisches Gelenk (20) mit einer Aufständerung (30) verbunden ist und der Modulträger (10) durch mindestens zwei lineare Verstelleinrichtungen (40) in zwei Freiheitsgraden um das sphärische Gelenk (20) kippbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die linearen Verstelleinrichtungen (40) derart mit dem Modulträger (10) verbunden und so konfiguriert sind, dass durch sie ausschließlich eine Zugkraft (41) auf den Modulträger (10) ausübbar ist.
Nachführsystem (1) nach Anspruch 1, wobei das sphärische Gelenk (20) derart am Modulträger (10) angebracht ist, dass bei horizontaler Orientierung des Modulträgers (10) das sphärische Gelenk (20) einen Schwerpunkt (11) des Modulträgers nicht unterstützt, so dass durch die Schwerkraft ein erstes Drehmoment (101) auf den Modulträger (10) wirkt, und wobei die linearen Verstelleinrichtungen (40) derart am Modulträger (10) angreifen, dass durch die Zugkraft (41) der linearen Verstelleinrichtungen (40) auf den Modulträger (10) ein dem ersten Drehmoment (101) entgegengerichtetes zweites Drehmoment (102) auf den Modulträger (10) ausübbar ist.
Nachführsystem (1) nach Anspruch 2, wobei das Nachführsystem (1) zwei lineare Verstelleinrichtungen (40) umfasst, wobei die Verbindungspunkte (44), an denen die linearen Verstelleinrichtungen (40) mit dem Modulträger (10) verbunden sind, zusammen mit dem Schwerpunkt (11) des Modulträgers (10) ein Dreieck (45) definieren, und wobei das sphärische Gelenk (20) innerhalb des Dreiecks (45) mit dem Modulträger (10) verbunden ist.
Nachführsystem (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei Federelemente (50) vorgesehen sind, welche derart mit dem Modulträger (10) verbunden sind, dass durch die von den Federelementen (50) auf den Modulträger (10) ausgeübte Federkraft ein Drehmoment auf den Modulträger (10) bewirkt wird, das zusammen mit dem durch die Schwerkraft bewirkten ersten Drehmoment (101) ein Rückstellmoment gegen das von den linearen Verstelleinrichtungen (40) auf den Modulträger (10) ausgeübte zweite Drehmoment (102) bildet.
Nachführsystem (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die linearen Verstelleinrichtungen (40) durch starre Kraftübertragungsmittel (42) mit dem Modulträger (10) verbunden sind.
Nachführsystem (1) nach Anspruch 5, wobei die starren Kraftübertragungsmittel (42) beispielsweise als Spindeln von Spindeltrieben, Schubstangen von Druckzylindern oder ähnliches ausgeführt sind.
Nachführsystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die linearen Verstelleinrichtungen (40) durch nichtstarre Kraftübertragungsmittel (43) mit dem Modulträger (10) verbunden sind.
Nachführsystem (1) nach Anspruch 7, wobei die nichtstarren Kraftübertragungsmittel (43) als Seile, Ketten oder ähnliches ausgebildet sind.
Nachführsystem (1) nach Anspruch 1, wobei das sphärische Gelenk (20) derart an dem Modulträger (10) angebracht ist, dass es bei horizontaler Orientierung des Modulträgers (10) den Schwerpunkt (11) des Modulträgers (10) unterstützt, wobei wenigstens drei lineare Verstelleinrichtungen (40) vorgesehen sind, und diese linearen Verstelleinrichtungen (40) nichtstarre Kraftübertragungsmittel (43) umfassen, welche beispielsweise als Seile oder Ketten ausgebildet sind, die mit dem Modulträger (10) verbunden sind.
Nachführsystem (1) nach Anspruch 9, wobei drei lineare Verstelleinrichtungen (40) vorgesehen sind, und die den linearen Verstelleinrichtungen (40) zugeordneten nichtstarren Kraftübertragungsmittel (43) derart mit dem Modulträger (10) verbunden sind, dass die Verbindungspunkte (44), an denen die nichtstarren Kraftübertragungsmittel (43) mit dem Modulträger (10) verbunden sind, ein Dreieck (46) definieren, wobei das sphärische Gelenk (20) innerhalb des Dreiecks (46) mit dem Modulträger (10) verbunden ist.