DE102010060154A1

DE102010060154A1 - Modulblock zur Aufnahme eines Photovoltaikmoduls

Info

Publication number: DE102010060154A1
Application number: DE102010060154A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2012-04-26
Also published as: WO2012055403A3; WO2012055403A9; WO2012055403A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen aufklappbaren Modulblock zur Aufnahme mindestens eines Photovoltaikmoduls, bestehend aus zwei Baugruppen (1 und 2), die miteinander verbunden einen Rahmen (3) bilden, in den mindestens ein Photovoltaikmodul (4) eingeklemmt und mittels an der hinteren Baugruppe vorgesehenen Stützen (5) in einem gewünschten Winkel aufgeständert werden kann sowie ein aufklappbares Dachmontagesystem für Photovoltaikmodule, das mindestens zwei erfindungsgemäße Modulblöcke umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen aufklappbaren Modulblock zur Aufnahme mindestens eines Photovoltaikmoduls, bestehend aus zwei Baugruppen, die miteinander verbunden einen Rahmen bilden, in den mindestens ein Photovoltaikmodul eingeklemmt und mittels an der hinteren Baugruppe vorgesehenen Stützen in einem gewünschten Winkel aufgeständert werden kann.
Aufständerungen für Module von Photovoltaikanlagen sind in einer Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Dabei ist die Anordnung der Photovoltaikanlage beispielsweise auf Bauten mit einem Flachdach oder mit einem geneigten Dach ein wichtiges Auswahlkriterium für das zu verwendende Montagesystem bzw. für die darunter angeordneten Befestigungskonsolen.
In der DE 203 01 389 U1 ist eine Konsole in Form einer Wanne zur Befestigung von Solarzellen gezeigt, wobei das Solarzellenmodul mittels Klauen auf der Konsole mit einer vorgegebenen Neigung befestigt ist. Für eine erforderliche Standsicherheit wird die Konsole zusätzlich mit entsprechenden Auflastungsmitteln befüllt, wobei die Konsole auf der Oberfläche eines Gebäudedachs bzw. eines geneigten Dachs befestigt werden kann. Eine solche Befestigungskonsole ist bauartbedingt schwer und ungeeignet für Dächer mit geringer Tragkraft (z. B. Leichtbauhallen).
Es sind außerdem etliche weitere Aufständerungen bekannt, die aus einem Grundkörper mit dreieckigem oder trapezförmigem Querschnitt bestehen, wobei die Solarmodule auf der zur Dach- oder Bodenebene geneigten Fläche angeordnet werden.
So wird in der EP 0 857 926 A1 eine Plastikwanne beschrieben, die einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt zur geneigten Aufnahme eines oder mehrerer Solarmodule aufweist. Ähnlich aufgebaut sind die Aufständerungen nach DE 200 08 509 U1 , bestehend aus Beton und nach DE 201 17 280 U1 mit einem Grundkörper aus einem wärmedämmenden Stoff.
Aus der EP 1 376 029 A2 ist eine Traganordnung bekannt, die kein geschlossenes Trägergerüst ausweist, sondern aus einem mehrfach in der Ebene abgekanteten Blech besteht, wobei eine schräge Auflagefläche für das Solarmodul vorhanden ist. Die abgekanteten Bleche übernehmen jeweils die Stützfunktion oben und unten für das Solarmodul.
Weiterhin sind Gestelle bekannt, an denen das Solarmodul verstellbar angeordnet ist. So beschreibt die US 5 228 924 ein Dreiecksgestell mit mindestens zwei nebeneinander angeordneten Dreiecken, die an der Dreiecksspitze mit einer Drehachse miteinander verbunden sind, um die dann das eigentliche Traggestell für das Solarmodul schwenkbar angeordnet ist. Die Dreiecksgestelle sind mit der Dachhaut verschraubt oder auf einer massiven Unterlage fixiert. Anstelle der Verschraubung verwendet die Tragkonstruktion nach DE 199 63 545 C2 magnetische Kraftfelder.
Darüber hinaus ist aus der DE 199 22 795 A1 ein Flachdach-/Bodengestell bekannt, das eine halbkreisförmige, mit einer Rinne ausgestattete Modulhalteeinrichtung besitzt. Das Solarmodul ist in der Rinne verschiebbar und so mit unterschiedlichem Ausstellwinkel fixierbar.
Aus der DE 199 06 464 A1 ist ferner ein zusammenklappbares Solarmodultragegestell bekannt, das am Einsatzort aufklappbar ist und eine schräge Auflagefläche für das Solarmodul aufweist. Das wesentliche an dieser Ausführung besteht darin, dass im zusammengeklappten Zustand mindestens ein Modul die waagerechte obere Seite einer Kastenform bildet und mindestens ein weiteres Modul eine senkrechte Seite des Kastens.
Ein weiteres Montagesystem, das in der DE 20 2004 005 224 U1 beschrieben wird, dient zur Festlegung eines plattenförmigen Solarmoduls und ist auf einem Gestell montiert. Das Gestell ist auf zwei länglichen Profilträgern montiert, die an mehreren Montagefüßen gehalten sind. Die Verbindung zwischen dem Profilträger und den Montagefüßen bildet das Montagesystem, das beispielsweise an einem Flachdach eines Gebäudes einsetzbar ist. Das Montagesystem selbst umfasst eine obere Druckplatte, an der ein Profiladapter integral ausgebildet ist, an dem der Profilträger schienenartig geführt ist. Das soll die Montage des Profilträgers erleichtern, der jetzt nur noch auf den Profiladapter geschoben werden muss. Der Profiladapter kann dabei als Hohlprofil ausgebildet sein und eine Schraube zum Fixieren des Profilträgers umfassen.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Aufständerungssysteme sind mit mehreren Nachteilen behaftet, die ihre Einsetzbarkeit limitieren. Viele Konstruktionen sind nur für Massivdächer geeignet, da sie ein hohes Eigengewicht aufweisen. Oftmals ist der Montageaufwand hoch und erfordert den Einsatz von zahlreichen Personen auf dem Dach und einen erheblichen Transport von Einzelteilen, Vorrichtungen und Werkzeugen auf das Dach. Empfindliche Dachkonstruktionen können bereits durch die Materialzwischenlagerung und die Bewegungen des Montagepersonals Schaden erleiden.
Andere Konstruktionen werden auf dem Dach befestigt, indem die Dachhaut durchdrungen wird, um die Solaranlage mit den tragenden Gebäudeelementen zu verbinden, was mit dem hohen Risiko künftiger Undichtigkeiten verbunden ist.
Der alternative Lösungsansatz, eine externe Konstruktion anzubringen, die die Dachkonstruktion von den zusätzlichen Lasten freihält, ist mit hohen zusätzlichen Kosten behaftet, die die Wirtschaftlichkeit gefährden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Traganordnung für Photovoltaikmodule bereitzustellen, die die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Bereitstellung eines aufklappbaren Modulblocks zur Aufnahme mindestens eines Photovoltaikmoduls, bestehend aus zwei Baugruppen (1 und 2), die miteinander verbunden einen Rahmen (3) bilden, in den mindestens ein Photovoltaikmodul (4) eingeklemmt und mittels an der hinteren Baugruppe vorgesehenen Stützen (5) in einem gewünschten Winkel aufgeständert werden kann.
Die Baugruppen 1 und 2 können erfindungsgemäß aus jedem aus fachmännischer Sicht geeigneten Material bestehen, vorzugsweise jedoch aus Kunststoff oder Metall, insbesondere aus Aluminium und/oder Edelstahl.
Die Aufständerung erfolgt vorzugsweise in einem Winkel im Bereich von 0° bis 90°, vorzugsweise im Bereich von 10° bis 30°.
Die räumlichen Abmessungen der Baugruppen 1 und 2 sowie des aus diesen zusammengefügten Rahmens ergeben sich für den Fachmann aus den Abmessungen der einzusetzenden Photovoltaikmodule.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Baugruppen 1 und 2 so gefertigt, daß sie zusammengefügt Rahmen ergeben, die zwei oder mehr, besonders bevorzugt zwei, drei oder vier Photovoltaikmodule aufnehmen können.
Solche Zweier-, Dreier- oder Viererblöcke bilden erfindungsgemäße Anlagenkomponenten zum Aufbau eines weiteren Gegenstandes der vorliegenden Erfindung, nämlich eines aufklappbaren Dachmontagesystems für Photovoltaikmodule, umfassend mindestens zwei erfindungsgemäße Modulblöcke.
Vorzugsweise beträgt die Gewichtsbelastung des Daches beim Einsatz des erfindungsgemäßen Dachmontagesystems etwa 1 bis 8 Kg/m², insbesondere etwa 3 bis 4 Kg/m² (ohne Modul, abhängig vom Aufständerungswinkel).
Der erfindungsgemäße Modulblock sowie das erfindungsgemäße Dachmontagesystem ist den bislang bekannten Traganordnungen in mehrfacher Hinsicht deutlich überlegen:
Die Hauptarbeit der Montage wird in eine Fertigungshalle verlagert, weg vom Dach. Dadurch wird die Dachfläche geschont. Fertige, vorgeprüfte Montageeinheiten werden auf das Dach befördert und in kurzer Zeit montiert; dadurch lassen sich Solaranlagen schnell und unabhängig von der Jahreszeit installieren.
Das System ist sehr flexibel und sowohl für Flachdächer als auch für geneigte Dächer geeignet. Auf einem geneigten Dach wird einfach der Aufständerungswinkel verkleinert, gegebenenfalls bis auf 0°.
Das System kommt ohne jegliche Dachdurchdringung aus und ist somit für alle Arten von Dachoberflächen geeignet. Durch das Baukastenprinzip in Blöcken, können auch schwierige Dachsituationen wie z. B. Dächer mit Oberlichtern, Kaminen und Dachöffnungen kostengünstig belegt werden. Das geringe Eigengewicht und der Entfall der Balastierung machen das System auch besonders für Dächer mit geringer Tragkraft (z. B. Leichtbauhallen) interessant, für die andere marktübliche Systeme ungeeignet sind. Durch den frei wählbaren Aufstellwinkel läßt sich die Anlagengröße individuell anpassen; dies ermöglicht hohe Generatorleistung auf kleiner Fläche. Eine gute Hinterlüftung sorgt zudem für hohe Effizienz der Photovoltaikmodule. Außerdem können grundsätzlich alle Arten von Photovoltaikmodulen eingesetzt werden, z. B. Dickschicht gerahmt, Dünnschicht, beliebige Größen etc. In Verbindung mit einer Montageplatte ist das System auch als Tragsystem für Wechselrichter geeignet, was die Verkabelungswege (optimale Stringpläne) verbessert.
Der Wasserabfluß, der insbesondere auf Flachdächern oftmals problematisch ist, wird durch das erfindungsgemäße System nicht beeinträchtigt.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Modulblöcke bzw. des erfindungsgemäßen Dachmontagesystems liegt in seiner Stapelbarkeit als ”Flat Pack”, was die Lagerung und den Transport erheblich wirtschaftlicher gestaltet, als dies bei vorbekannten Systemen möglich ist.
Die Erdung des erfindungsgemäßen Dachmontagesystems wird vorteilhafterweise über die Verbindungselemente des Systems gewährleistet.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Modulblocks zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Dachmontagesystems.
Beispiel:
Zunächst werden die Baugruppen „Block vorne” (2) und „Block hinten” (1) auf dem Dach ausgerichtet und miteinander verbunden, wie in zu sehen. Hierzu können beispielsweise Abstandshalterungen (6) und Schrauben (7), vorzugsweise Linsenkopfschrauben verwendet werden, wie in dargestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beinhaltet das Aluminiumprofil einen Schraubkanal, so daß keine weiteren Befestigungsteile erforderlich sind. In Abhängigkeit vom Aufständerungswinkel ändern sich die Längen der Abstandshalterung.
Falls mehrere Blöcke aneinandergereiht aufgestellt werden, sollten diese untereinander verbunden werden. Diese Verbindung wird beispielhaft mit Profilverbindungen und Schrauben, vorzugsweise Innensechskantschrauben realisiert. Hierzu wird die Profilverbindung (8) jeweils in die äußere Aussparung des Aluminiumprofils gesteckt und durch die Bohrung im Gelenk verschraubt (immer 2 Verbindungen pro Block). In ist dieser Arbeitsschritt dargestellt.
Als nächstes können die Photovoltaikmodule (PV-Module) an den vorderen Modulhaltern mittels der mitgelieferten Modulklemmen befestigt werden. Hierzu wird das PV-Modul auf die liegenden Halter aufgelegt und mit Modulklemmen verbunden ( ). Die Modulmittelklemme kann erst nach Auflegen des nachfolgenden PV-Moduls fest verschraubt werden. Zur Verschraubung dienen z. B. Innensechskantschrauben.
Jetzt kann das PV-Modul in der gewünschten Gradzahl aufgeständert werden. Hierzu wird das Modul angekippt und die hinteren Stützen darunter gestellt. Auch hier wird das PV-Modul z. B. mit Innensechskantschrauben und Modulklemmen befestigt. Wie im Schritt zuvor kann die Modulmittelklemme erst nach Einsetzen des folgenden Moduls festgeschraubt werden (Siehe ).
Im nächsten Schritt wird das folgende PV-Modul eingesetzt. Dazu wird die nächste Stütze hochgeklappt und das Modul eingesetzt. Die Befestigung erfolgt über die gleichen Normteile wie im vorherigen Schritt.
Der Kabelkanal dient nicht nur zum Schutz der Verkabelung sondern auch zur Verbindung der einzelnen Modulreihen untereinander ( ). Hierfür werden die passenden Stücke des Aluminium-Profils mit der Reihenverbindung an die fertig montierten Blöcke laut Belegungsplan angeschraubt. Der Kabelkanal (9) wird dann auf den Profilen befestigt.
Nach der Verkabelung der einzelnen PV-Module werden die Windschottbleche (10) verbaut ( ). Beim Zweierblock werden 2 gleiche „Windschotts” verwendet, beim Dreierblock kommt noch ein „Windschottblech Mitte” zwischen die beiden anderen Windschottbleche.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.
Verzeichnis der Abbildungen (Figuren):
.: Verbinden „Block vorne” und „Block hinten” (Dargestellt Zweierblock)
.: Verbinden der Blöcke.
.: Befestigen des PV-Moduls Vorne.
.: Aufständerung des ersten PV-Moduls.
.: Aufständerung der folgenden PV-Module.
.: Verbinden des Systems mit dem Kabelkanal.
.: Montage der Windschotts.
Bezugszeichenliste

1: Baugruppe ”Block hinten”
2: Baugruppe ”Block vorne”
3: Rahmen
4: Photovoltaikmodul
5: Stütze zur Aufständerung
6: Abstandshalter
7: Schrauben
8: Profilverbindung
9: Kabelkanal
10: Windschottblech

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 20301389 U1 [0003]
EP 0857926 A1 [0005]
DE 20008509 U1 [0005]
DE 20117280 U1 [0005]
EP 1376029 A2 [0006]
US 5228924 [0007]
DE 19963545 C2 [0007]
DE 19922795 A1 [0008]
DE 19906464 A1 [0009]
DE 202004005224 U1 [0010]

Claims

Aufklappbarer Modulblock zur Aufnahme mindestens eines Photovoltaikmoduls, bestehend aus zwei Baugruppen (1 und 2), die miteinander verbunden einen Rahmen (3) bilden, in den mindestens ein Photovoltaikmodul (4) eingeklemmt und mittels an der hinteren Baugruppe vorgesehenen Stützen (5) in einem gewünschten Winkel aufgeständert werden kann.
Modulblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen aus Kunststoff oder Metall, vorzugsweise aus Aluminium und/oder Edelstahl gefertigt ist.
Modulblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufständerung in einem Winkel im Bereich von 0° bis 90°, vorzugsweise im Bereich von 10° bis 30° erfolgt.
Modulblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppen 1 und 2 so gefertigt sind, daß sie zusammengefügt Rahmen ergeben, die zwei oder mehr, besonders bevorzugt zwei, drei oder vier Photovoltaikmodule aufnehmen können.
Aufklappbares Dachmontagesystem für Photovoltaikmodule, umfassend mindestens zwei Modulblöcke nach Anspruch 4.
Dachmontagesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtsbelastung des Daches etwa 1 bis 8 Kg/m², insbesondere etwa 3 bis 4 Kg/m² beträgt.
Verwendung eines Modulblocks nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung eines Dachmontagesystems nach einem der Ansprüche 5 und 6.