DE102011122340A1

DE102011122340A1 - Photovoltaikanlage und ein Verfahren zur Herstellung einer Photovoltaikanlage

Info

Publication number: DE102011122340A1
Application number: DE102011122340A
Authority: DE
Inventors: Heinz Schuld; Asterios Titos
Original assignee: Centrotherm Photovoltaics AG
Current assignee: Centrotherm Photovoltaics AG
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2013-06-27

Abstract

Es sind eine Photovoltaikanlage und ein Verfahren zur Herstellung einer Photovoltaikanlage beschrieben. Die Photovoltaikanlage weist eine Vielzahl von Photovoltaikmodulen mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form auf, und eine Vielzahl von ersten Kanalelementen, die jeweils wenigstens einen Boden und zwei Seitenwände aufweisen, die gemeinsam eine erste Kanalstruktur bilden. In den Seitenwänden ist eine Vielzahl von Ausschnitten ausgebildet. Ferner ist eine Vielzahl von zweiten Kanalelementen vorgesehen, die jeweils einen Boden und Seitenwände aufweisen, die gemeinsam eine zweite Kanalstruktur bilden. Die Ausschnitte in den Seitenwänden des ersten Kanalelements sind an eine Außenkontur der zweiten Kanalelemente angepaßt. Die ersten Kanalelemente sind im Wesentlichen parallel und beabstandet zueinander angeordnet und die zweiten Kanalelemente sind im Wesentlichen senkrecht zu den ersten Kanalelementen derart angeordnet sind, dass Endbereiche der zweiten Kanalelemente in entsprechenden Ausschnitten der Seitenwände benachbarter erster Kanalelemente aufgenommen sind, sodass ein Raster aus Kanalelementen mit sich kreuzenden und miteinander verbundenen Kanalstrukturen gebildet wird, die zueinander offen sind. Die Photovoltaikmodule sind derart an den ersten und/oder zweiten Kanalelementen befestigt, dass sie benachbarte erste Kanalelemente und benachbarte zweite Kanalelemente teilweise überdecken und gemeinsam mit ihnen eine geschlossene Struktur bilden. Bei dem Verfahren werden erste und zweite Kanalelementen derart angeordnet, dass die ersten Kanalelement im Wesentlichen parallel und beabstandet zueinander liegen und die zweiten Kanalelemente im Wesentlichen senkrecht zu den ersten Kanalelementen derart angeordnet sind, dass die Kanalelemente ein Raster aus Kanalelementen mit sich kreuzenden und miteinander verbundenen ersten und zweiten Kanalstrukturen bilden. Anschließend werden Photovoltaikmodule an den ersten und/oder zweiten Kanalelementen derart befestigt, dass sie benachbarte erste Kanalelemente und benachbarte zweite Kanalelemente und deren Kanalstrukturen teilweise überdecken und gemeinsam mit den ersten und zweiten Kanalelementen eine geschlossene Struktur bilden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Photovoltaikanlage und ein Verfahren zur Herstellung einer Photovoltaikanlage.
Photovoltaikanlagen, wie sie hier beschrieben sind bestehen aus einer Vielzahl von Photovoltaikmodulen. Zum Aufbau einer Photovoltaikanlage werden die Photovoltaikmodule üblicherweise in einer geneigten Ausrichtung auf einer Basis, wie zum Beispiel einem Dach montiert. Hierzu ist es beispielsweise im Bereich eines Daches erforderlich, bei einer nachträglichen Montage der Photovoltaikanlage Dachziegel vom Dach zu entfernen, um einer Montage der Photovoltaikmodule zu ermöglichen. Anschließend muß das Dach dann wieder einzeln um die montierten Photovoltaikmodule herum oder wenigstens die Befestigungsbereiche herum abgedichtet werden. Auch bei einem vollständigen Dachneubau wird ähnlich verfahren, wobei hier gegebenenfalls zunächst die Photovoltaikmodule montiert werden und anschließend die jeweilige Abdichtung um die einzelnen Module herum erfolgt. Die Montage von Photovoltaikanlage mit Photovoltaikmodulen, um die jeweils einzeln abgedichtet werden müssen ist aufwändig und führt zu hohen Kosten der Photovoltaikanlage.
Die hierbei verwendeten Photovoltaikmodule bestehen üblicherweise aus einer Photovoltaikeinheit mit einer Vielzahl von Schichten, von denen wenigstens eine Schicht eine Photovoltaikschicht mit einer Vielzahl von Photovoltaikzellen ist. Eine übliche Photovoltaikeinheit besteht beispielsweise aus einer unteren Glasplatte, einer Einbettfolie, einer Solarzellenschicht, einer weiteren Einbettfolie und einer oberen Glasplatte. Dabei besitzt die untere Glasplatte primär eine Tragfunktion, die obere Glasplatte eine Fenster- und Tragfunktion und die Einbettfolien zwischen den Glasplatten und den Solarzellen die Funktion einer schwimmenden Lagerung der Zellen zwischen den Glasplatten. Es sind aber auch andere Schichtaufbauten der Photovoltaikeinheit möglich. Zum Beispiel kann die Glasschicht an der Oberseite auch alleine die tragende Funktion besitzen und die Einbettfolien sehen eine Versiegelung der Photovoltaikeinheit vor.
Die obigen Schichten werden üblicherweise innerhalb eines Laminators miteinander laminiert, um einen festen Verbund zu bilden. Da die Photovoltaikeinheit in der Regel nicht selbsttragend ist, und auch vor externen mechanischen Einflüssen geschützt werden muss, wird die Photovoltaikeinheit üblicherweise in einem Modulrahmen aufgenommen. Solche Modulrahmen werden üblicherweise durch Rahmenprofile mit Gehrungsschnitt gebildet. Die jeweiligen Rahmenprofile besitzen jeweils einen den Kantenbereich einer Photovoltaikeinheit umgreifenden Aufnahmeraum. Dieser wird durch eine untere Auflage, eine Seitenwand und eine Abdeckung gebildet. Bei diesem Aufbau ist es notwendig, dass die jeweiligen Rahmenprofile nicht oder nur teilweise vormontiert werden können, da das Einsetzen der Photovoltaikeinheiten ansonsten nicht möglich wäre. Dies führt dazu, dass die Rahmenprofile mit eingesetzter Photovoltaikeinheit montiert, insbesondere miteinander verpresst werden. Hierdurch kann es zu Beschädigungen der Photovoltaikeinheit, und insbesondere der Photovoltaikzellen, kommen. Insbesondere wurden in der Vergangenheit durch mechanische Belastung verursachte Mikrobrüche innerhalb der Photovoltaikzellen, welche den Wirkungsgrad der Photovoltaikeinheit herabsetzen, beobachtet. Darüber hinaus werden auch Dichtungen zwischen der Photovoltaikeinheit und den Rahmenprofilen während des Verpressens aufgrund der erforderlichen Relativbewegung häufig beschädigt. Dies kann nachfolgend zu Feuchtigkeitseintritt in die Photovoltaikeinheit führen.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Rahmenmodule liegt darin, dass die obere Abdeckung des Rahmens einen Teil der Photovoltaikeinheit überlappt, und hierdurch die mögliche Wirkfläche der Photovoltaikeinheit einschränkt. Insbesondere ist es möglich, dass Teile oder Teilbereiche der Photovoltaikzellen hierdurch abgedeckt werden. Schnee und Eis auf der oberen Abdeckung können zu übermäßigen Belastungen der Photovoltaikeinheit in diesen Bereich führen, was wiederum zu Beschädigungen, insbesondere Mikrobrüchen innerhalb der Photovoltaikzellen, führen kann.
Die obere Abdeckung führt ferner zu einer Kantenbildung, wodurch das Abfließen von auf der Photovoltaikeinheit befindlichen Flüssigkeiten, beispielsweise bedingt durch Regen, erschwert wird. In dem Kantenbereich kann sich Stauwasser bilden, das insbesondere, wenn es gefriert, wiederum zu Beschädigungen der Photovoltaikeinheit führen kann. Darüber hinaus ist dieser Kantenbereich anfällig für Schmutzbildung, einerseits durch das Stauwasser selbst, aber andererseits auch durch Sand, Erde und sonstige Materialien, die beispielsweise durch Wind herangetragen werden, und an der Kante hängenbleiben. Eine solche Verschmutzung kann wiederum zu einer Verringerung der Wirkfläche der Photovoltaikeinheit führen. Darüber hinaus kann beispielsweise aber auch abrutschender Schnee oder abrutschendes Eis im Kantenbereich dazu führen, dass dieser Bereich des Modulrahmens von der Photovoltaikeinheit abgeschält wird, was zu einer Beschädigung der Photovoltaikeinheit führen kann. Darüber hinaus ist auch bei nur einem teilweisen Ablösen der Abdeckung der Eintritt von Wasser in den Bereich der Photovoltaikeinheit zu befürchten. Dies ist besonders problematisch, da die Verklebung unter der oberen Abdeckung im verbauten Zustand nicht mehr überprüft werden kann und somit bei einer Beschädigung der Verklebung in der Regel keine Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.
Erfindungsgemäß liegt der vorliegenden Anmeldung daher die Aufgabe zugrunde, eine Photovoltaikanlage sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Photovoltaikanlage vorzusehen, die bzw. das eines oder mehrere der oben genannten Probleme überwindet.
Erfindungsgemäß ist eine Photovoltaikanlage nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Photovoltaikanlage nach Anspruch 10 vorgesehen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Photovoltaikanlage weist eine Vielzahl von ersten Kanalelementen auf, die jeweils wenigstens einen Boden und zwei Seitenwände aufweisen, die gemeinsam eine erste Kanalstruktur bilden. In den Seitenwänden ist eine Vielzahl von Ausschnitten ausgebildet. Ferner ist eine Vielzahl von zweiten Kanalelementen vorgesehen, die jeweils einen Boden und Seitenwände aufweisen, die gemeinsam eine zweite Kanalstruktur bilden. Die Ausschnitte in den Seitenwänden des ersten Kanalelements sind an eine Außenkontur der zweiten Kanalelemente angepaßt. Die Photovoltaikanlage weist auch eine Vielzahl von Photovoltaikmodulen mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form auf. Die ersten Kanalelemente sind im Wesentlichen parallel und beabstandet zueinander angeordnet und die zweiten Kanalelemente sind im Wesentlichen senkrecht zu den ersten Kanalelementen derart angeordnet, dass Endbereiche der zweiten Kanalelemente in entsprechenden Ausschnitten der Seitenwände benachbarter erster Kanalelemente aufgenommen sind. Hierdurch wird ein Raster aus Kanalelementen mit sich kreuzenden und miteinander verbundenen Kanalstrukturen gebildet die zueinander offen sind. Die Photovoltaikmodule sind derart an den ersten und/oder zweiten Kanalelementen befestigt sind, dass sie benachbarte erste Kanalelemente und benachbarte zweite Kanalelemente teilweise überdecken und gemeinsam mit den ersten und zweiten Kanalelementen eine geschlossene Struktur bilden. Eine solche Photovoltaikanlage bietet die Möglichkeit eine Vielzahl von Photovoltaikmodulen so anzuordnen, dass sie gemeinsam mit den Kanalelementen eine geschlossene Struktur bilden. Hierdurch sind im Bereich der einzelnen Module keine besonderen Abdichtungsstrukturen mehr erforderlich. Die Photovoltaikanlage kann als vollständige oder teilweise Dachabdeckung eingesetzt werden, und bietet gute Ablaufstrukturen für Flüssigkeiten, wie Regen, Schmelzwasser etc. Es lassen sich auf einfache Weise auch großflächige Photovoltaikanlagen auf Dachflächen installieren.
Vorzugsweise erstrecken sich die zweiten Kanalelemente mit ihren Endbereichen jeweils wenigstens teilweise in die erste Kanalstruktur hinein, wodurch sich eine gute und dichte Anbindung der zweiten Kanalstrukturen and die ersten Kanalstrukturen erreichen läßt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die ersten und/oder zweiten Kanalelemente außerhalb der jeweiligen Kanalstruktur liegende Befestigungsstrukturen für eine Befestigung des jeweiligen Kanalelements an einem Trägerelement auf. Hierdurch kann ohne Beschädigung der Kanalstrukturen, die zu Abdichtungsproblemen führen könnten, eine gute Befestigung der Kanalelemente an einer entsprechenden Unterkonstruktion aus einem oder mehreren Trägerelementen vorgesehen werden. Vorzugsweise sind die zweiten Kanalelemente an den ersten Kanalelementen befestigt, was in der einfachsten Form nur durch entsprechendes einsetzen in die Ausschnitte in den Seitenwänden der ersten Kanalelemente erfolgen kann.
Damit die zweiten Kanalelemente einen freien Ablauf von Flüssigkeiten in den ersten Kanalelementen nicht wesentlich beeinflussen, weisen die ersten Kanalelemente eine größere Höhe aufweisen als die zweiten Kanalelemente, wobei die Ausschnitte in den Seitenwänden der ersten Kanalstruktur eine Hohe entsprechend der Höhe der zweiten Kanalelemente aufweisen. Dies ermöglicht nämlich auch dann, wenn sich die zweiten Kanalselemente in die erste Kanalstruktur hinein erstrecken, dass Flüssigkeiten frei unter den zweiten Kanalelementen hindurchströmen können.
Bei einer Ausführungsform wiesen die ersten und/oder zweiten Kanalelemente Federlaschen und die Photovoltaikmodule Raststrukturen auf, die mit den Federlaschen in eingriff stehen, um die Photovoltaikmodule an den jeweiligen die Federlaschen aufweisenden Kanalelementen zu halten. Dies ermöglicht eine besonders leichte Endmontage der Photovoltaikmodule. Für einen einfachen Aufbau der Kanalelemente sind die Federlaschen vorzugsweise einteilig hiermit und insbesondere durch stanzen, ausgebildet.
Die Photovoltaikanlage kann wenigstens eine Dichtung zwischen einer Oberseite des ersten und/oder zweiten Kanalelements und einer hierzu weisenden Fläche der Photovoltaikmodule aufweisen und/oder auch jeweils wenigstens eine Dichtung zwischen einem Ausschnitt in den Seitenwänden der ersten Kanalstruktur und dem im Ausschnitt aufgenommenen zweiten Kanalelement. Hierdurch kann die geschlossene Struktur noch besser abgedichtet werden, um zum Beispiel auch bei Starkregen kein Wasser in die zwischen den Kanalelementen gebildeten Bereiche eintreten zu lassen. Die ersten und/oder zweiten Kanalelemente weisen jeweils wenigstens eine Modulauflage an einem oberen Ende wenigstens einer Seitenwand auf, die sich abgewinkelt zur jeweiligen Seitenwand erstreckt. Diese können als Auflage für die Photovoltaikmodule und insbesondere auch für die Anordnung von Dichtungen dienen.
Die in der Photovoltaikanlage eingesetzten Photovoltaikmodule sind vorzugsweise solche, die folgendes aufweisen: eine Photovoltaikeinheit bestehend aus einer Vielzahl von Schichten, von denen wenigstens eine Schicht eine Photovoltaikschicht mit einer Vielzahl von Photovoltaikzellen ist und einen Modulrahmen der eine ringförmige Auflage für die Photovoltaikeinheit und einen um die Auflage umlaufenden und über diese vorstehenden Rand aufweist, wobei der Rand eine Höhe gleich einer Dicke der Photovoltaikeinheit aufweist. Die Photovoltaikeinheit ist beabstandet zum Rand auf der Auflage aufgenommen und wenigsten über eine elastische Klebermasse, die sich zwischen einem Außenumfang der Photovoltaikeinheit und einem Innenumfang des Randes erstreckt, mit dem Modulrahmen verklebt, wobei eine von der Auflage des Modulrahmes weg weisende Oberseite der Photovoltaikeinheit frei liegt, und wobei eine Oberseite des Modulrahmens bei einer horizontalen Anordnung des Photovoltaikmoduls auf im Wesentlichen der gleichen Höhe liegt wie die Oberseite der Photovoltaikeinheit. Ein solches Photovoltaikmodul besitzt den Vorteil, dass die Photovoltaikeinheit nach oben frei, d. h. nicht durch Rahmenbauteile überdeckt ist, wodurch sich eine maximale Wirkfläche ergibt. Die mit einem überlappenden Rahmenbauteil verbundenen Probleme hinsichtlich Stauwasser, Verschmutzung und Belastungen bei Schnee und Eis werden vollständig vermieden. Die Oberseite der Photovoltaikeinheit und die Oberseite des Rahmens liegen auf im Wesentlichen gleicher Höhe, wodurch ein leichtes Abfließen von Flüssigkeiten, aber auch von Schnee und Eis, ermöglicht wird. Dies erleichtert unter anderem auch eine Reinigung der Photovoltaikmodule. Durch die Außenverklebung der Photovoltaikeinheit kann der Modulrahmen in Abwesenheit der Photovoltaikeinheit vollständig vormontiert werden. Hierdurch kann die Gefahr einer Beschädigung der Photovoltaikeinheit beim Zusammenbau des Modulrahmens, wie es bei üblichen Modulrahmen der Fall ist, verhindert werden. Für eine einfache Befestigung eines Photovoltaikmoduls weist der Modulrahmen des Photovoltaikmoduls vorzugsweise einen unter die Auflage vorstehenden Befestigungsteil auf, der einen Aufnahmeraum für wenigstens einen Teil eines der ersten und/oder zweiten Kanalelemente aufweist. Durch den Raum wird der Befestigungsteil gegenüber Umwelteinflüssen geschützt.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Photovoltaikanlage mit einer Vielzahl von ersten Kanalelementen, die eine erste Kanalstruktur bilden, einer Vielzahl von zweiten Kanalelementen, die eine zweite Kanalstruktur bilden, und einer Vielzahl von Photovoltaikmodulen mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form, weist das Anordnen der ersten und zweiten Kanalelementen derart auf, dass die ersten Kanalelement im Wesentlichen parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind und die zweiten Kanalelemente im Wesentlichen senkrecht zu den ersten Kanalelementen derart angeordnet sind, dass die Kanalelemente ein Raster aus Kanalelementen mit sich kreuzenden und miteinander verbundenen ersten und zweiten Kanalstrukturen bilden. Anschließend können die Photovoltaikmodule an den ersten und/oder zweiten Kanalelementen derart angebracht werden, dass sie benachbarte erste Kanalelemente und benachbarte zweite Kanalelemente und deren Kanalstrukturen teilweise überdecken und gemeinsam mit den ersten und zweiten Kanalelementen eine geschlossene Struktur mit den schon oben genannten Vorteilen bilden.
Die ersten Kanalelemente können jeweils wenigstens einen Boden und zwei Seitenwände aufweisen, wobei der Boden und die zwei Seitenwände die erste Kanalstruktur bilden, und wobei die Seitenwände eine Vielzahl von Ausschnitten aufweisen, wobei die Ausschnitte jeweils an eine Außenkontur der zweiten Kanalelemente angepaßt sind, und wobei Endbereiche der zweiten Kanalelemente in die Ausschnitte eingesetzt werden, um die ersten und zweiten Kanalstrukturen miteinander zu verbinden. Vorzugsweise werden die zweiten Kanalelemente derart in den Ausschnitten plaziert, dass sie sich mit ihren Endbereichen jeweils wenigstens teilweise in die erste Kanalstruktur hinein erstrecken, wodurch eine sichere Anbindung der Kanalstrukturen erreicht werden kann.
Vorzugsweise werden die ersten und/oder zweiten Kanalelemente vor der Befestigung der Photovoltaikmodule über außerhalb der jeweiligen Kanalstruktur liegende Befestigungsstrukturen an wenigstens einem Trägerelement befestigt. Bei einer Ausführungsform weisen die ersten und/oder zweiten Kanalelemente Federlaschen und die Photovoltaikmodule Raststrukturen auf, und die Raststrukturen werden mit den Federlaschen in eingriff gebracht, um die Photovoltaikmodule an den jeweiligen die Federlaschen aufweisenden Kanalelementen zu befestigen. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Endmontage der Photovoltaikmodule. Vorzugsweise wird wenigstens einer Dichtung zwischen einer Oberseite des ersten und/oder zweiten Kanalelements und einer hierzu weisenden Fläche der Photovoltaikmodule angeordnet und/oder wenigstens einer Dichtung zwischen einem Ausschnitt in Seitenwänden der ersten Kanalstruktur und dem im Ausschnitt aufgenommenen zweiten Kanalelement.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; in den Zeichnungen zeigt:
1 eine schematische Draufsicht auf eine Photovoltaikanlage gemäß der Erfindung;
2a und 2b schematische Schnittansichten durch Kanalelemente die für den Aufbau einer Photovoltaikanlage gemäß 1 geeignet sind;
3 eine vergrößerte schematische Draufsicht auf einen Teilbereich der Photovoltaikanlage gemäß 1;
4 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 3;
5 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie V-V in 1;
6 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in 1;
7 eine schematische Schnittansicht durch ein Photovoltaikmodul, das für den Aufbau einer Photovoltaikanlage gemäß 1 geeignet ist;
8 eine schematische Schnittansicht durch ein alternatives Photovoltaikmodul, das für den Aufbau einer Photovoltaikanlage gemäß 1 geeignet ist;
9 eine perspektivische Ansicht eines Eckbereichs eines alternativen Modulrahmens;
10 eine perspektivische Ansicht des Eckbereichs des Modulrahmens gemäß 9 mit darauf aufgelegter Photovoltaikeinheit;
11 und 12 perspektivische Ansichten des Eckbereichs des Modulrahmens gemäß 9 während unterschiedlicher Zusammenbaustufen;
13 eine perspektivische Ansicht eines Rahmenprofils für den in 9 angedeuteten Modulrahmen;
14 eine perspektivische Ansicht eines Eckverbinders für Rahmenprofile, wie sie in 13 dargestellt sind;
In der nachfolgenden Beschreibung verwendete Positions- und/oder Richtungsangaben beziehen sich auf die Darstellungen in den Zeichnungen und sollen die Anmeldung in keiner Weise einschränken, obwohl sie sich auf bevorzugten Anordnungen beziehen können. Der Begriff im Wesentlichen, wie er in der Anmeldung verwendet wird, soll Abweichungen von maximal 10% bzw. maximal 10° (bei Winkelangaben) zu den jeweils angegebenen Werten umfassen, und vorzugsweise von maximal 5% bzw. maximal 5°.
1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Photovoltaikanlage 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die im Wesentlichen aus einer Vielzahl erster Kanalelemente 3, einer Vielzahl zweiter Kanalelemente 5, sowie einer Vielzahl von Photovoltaikmodulen 100 aufgebaut ist. In der Darstellung gemäß 1 sind die Photovoltaikmodule 100 nur schematisch durch gestrichelte Linien angedeutet. Die Photovoltaikeinheit ist geeignet, z. B. eine geschlossene Dachstruktur auf einem Haus, einem Carport, Industriegebäuden etc. vorzusehen, wie sich dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung ergeben wird.
Die Kanalelemente 3, die nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 noch näher erläutert werden, sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, und zwar mit einem Abstand der etwas kleiner ist als eine Längsabmessung der Photovoltaikmodule 100. Die Kanalelemente 5, die nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 bis 6 näher erläutert werden, sind senkrecht zu den Kanalelementen 3 angeordnet, und zwar derart, dass die Kanalelemente 3 und 5 sich kreuzende und miteinander verbundene Kanalstrukturen vorsehen, wie nachfolgend näher erläutert wird. Die Kanalelemente 5 sind ebenfalls im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, und zwar mit einem Abstand, der etwas kleiner ist als eine Querabmessung der Photovoltaikmodule 100.
Wie in der Draufsicht gemäß 1 zu erkennen ist, bilden die ersten und zweiten Kanalelemente 3, 5 somit ein im Wesentlichen rechteckiges Raster derart, dass die Photovoltaikmodule 100 in jeweils überlappender Weise zu den Kanalelementen 3, 5 über das Raster platziert werden können, um eine aus der Draufsicht gesehene, geschlossene Struktur zu bilden.
Die Kanalelemente 3 besitzen jeweils eine Bodenwand 10, innere Seitenwände 12, Modulauflagen 14, äußere Seitenwände 15, Befestigungsflansche 16, sowie Federlaschen 17, die in den äußeren Seitenwänden 15 ausgebildet sind, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
Das Kanalelement 3 kann beispielsweise ein Blechform- oder Stanzteil sein, oder auch aus anderen Materialien bestehen. Die Bodenwand 10 ist eine im Wesentlichen gerade Bodenwand, an deren Enden sich die inneren Seitenwände 12 nach oben erstrecken. Wie dargestellt, sind die Seitenwände 12 leicht nach außen geneigt, und bilden dadurch gemeinsam mit der Bodenwand 10 eine sich nach oben offene und sich erweiternde Kanalstruktur. An den oberen Enden der Seitenwände 12 schließen sich Modulauflagen 14 an, die sich im Wesentlichen parallel zur Bodenwand 10 erstrecken. Die Auflagenelemente 14 erstrecken sich jeweils bezüglich der Bodenwand 10 nach außen. An den äußeren Enden der Modulauflagen 14 schließen sich jeweils die äußeren Seitenwände 15 an, die sich nach unten und leicht geneigt nach außen erstrecken. Eine jeweilige innere Seitenwand 12 mit einer benachbarten äußeren Seitenwand 15 und der Modulauflage 14 bilden somit jeweils im Querschnitt eine Kegelstumpfform, wie in 2 zu erkennen ist.
In der äußeren Seitenwand 15 ist eine Vielzahl von Federlaschen 17 ausgebildet, beispielsweise durch entsprechendes Ausstanzen und Ausbiegen von Bereichen der äußeren Seitenwände 15. Es ist allerdings auch möglich, dass die Federlaschen 17 als separate Elemente, beispielsweise mittels Kleben, Bonden, Löten, Hartlöten, Schweißen, Nieten schrauben etc, an den äußeren Seitenwänden 15 aufgesetzt und befestigt sind. Entsprechende Federlaschen 17 können auch an den inneren Seitenwänden 12 vorgesehen sein, es wird jedoch bevorzugt, im Bereich der Kanalstruktur keine Öffnungen vorzusehen, so dass hier bevorzugt aufgesetzte Federlaschen 17 eingesetzt würden.
An den unteren Enden der äußeren Seitenwände 15 schließen sich jeweils Befestigungsflansche 16 an, die im Wesentlichen auf derselben Ebene wie die Bodenwand 10 liegen, und sich im Wesentlichen parallel hierzu erstrecken. Die Befestigungsflansche 16 können unterschiedliche Befestigungsmöglichkeiten für eine Befestigung an einem Untergrund vorsehen. Sie könnten beispielsweise Löcher für die Durchführung von Befestigungselementen, wie Schrauben oder Nieten, aufweisen.
In den inneren und äußeren Seitenwänden 12, 15 sowie den Modulauflagen 14 sind jeweils eine Vielzahl von Ausschnitten vorgesehen. Die Ausschnitte in den Seitenwänden 12, 15 erstrecken sich jeweils von einem oberen Ende der Seitenwände 12, 15 und verjüngen sich in Richtung des Bodens 10, wie am besten in 4 zu erkennen ist. Die Ausschnitte in den Seitenwänden 12, 15 sowie der Modulauflage 14 sind für eine engpassende Aufnahme der zweiten Kanalelemente 5 ausgebildet, wie in 4 angedeutet ist. Obwohl dies nicht dargestellt ist, können zwischen den Ausschnitten in den Seitenwänden 12, 15, insbesondere den Ausschnitten in den Seitenwänden 12 und den zweiten Kanalelementen 5 Dichtungen vorgesehen sein.
Die zweiten Kanalelemente 5 besitzen jeweils eine Bodenwand 20, Seitenwände 22 sowie Modulauflagen 14. Die Kanalelemente 5 können beispielsweise wiederum als Blechformteile ausgebildet sein.
Die Bodenwand 20 der Kanalelemente 5 ist wiederum eine im Wesentlichen gerade Bodenwand, an deren seitlichen Enden sich nach oben erstreckende Seitenwände 22 vorgesehen sind. An den Längsenden der Bodenwand 20 sind keine Wandelemente vorgesehen. Die Seitenwände 22 sind, wie bei den ersten Kanalelementen, nach außen geneigt, und bilden somit eine nach oben offene und sich nach oben erweiternde Kanalstruktur. An den oberen Enden der Seitenwände 22 sind sich nach außen erstreckende Auflageflansche 24 vorgesehen. Die Kanalelemente 5 besitzen somit einen wesentlich einfacheren Aufbau als die Kanalelemente 3. Wie in der nebeneinander Schau der ersten Kanalelemente 3 und der zweiten Kanalelemente 5 in 2 zu erkennen ist, besitzen die Kanalelemente 5 eine geringere Höhe als die Kanalelemente 3. Sie können daher in die Ausschnitte in den Seitenwänden 12, 15 der ersten Kanalelemente 3 eingesetzt werden, ohne dass sie sich bis zum Boden 10 der ersten Kanalelemente 3 erstrecken, wie am besten in 4 zu erkennen ist.
Wie zuvor beschrieben, sind die ersten Kanalelemente 3 zur Ausbildung der Photovoltaikanlage 1 jeweils im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, und die zweiten Kanalelemente 5 senkrecht hierzu. In der Draufsicht gemäß 3 ist eine vergrößerte Detaildarstellung eines Bereichs der Photovoltaikanlage 1 dargestellt, welche die parallele Anordnung zweier erster Kanalelemente 3 und die parallele Anordnung zweier zweiter Kanalelemente 5 zeigt, die in entsprechenden nicht näher dargestellten Ausschnitten der ersten Kanalelemente 3 aufgenommen sind. Wie in 3, aber auch in 1 zu erkennen ist, sind die zweiten Kanalelemente 5 derart angeordnet, dass ihre freien Enden sich jeweils teilweise in die Kanalstruktur der ersten Kanalelemente 3 hinein erstrecken. Hierdurch wird insgesamt eine Struktur von sich kreuzenden Kanalelementen mit entsprechenden Kanalstrukturen gebildet, wobei die Kanalstrukturen zueinander offen sind.
Wie der Fachmann erkennen kann, können die ersten Kanalelemente 3 bevorzugt im Wesentlichen schräg zur Horizontalen angeordnete, beispielsweise einer Dachschräge folgende Ablaufkanäle bilden. Die zweiten Kanalelemente 5 bilden dann im Wesentlichen horizontal angeordnete oder leicht schräg verlaufende Kanalelemente, welche Flüssigkeiten in die ersten Kanalelemente 3 leiten könnten, über die diese Flüssigkeit dann ablaufen kann.
Anhand der 7 bis 14 werden nachfolgend unterschiedliche Ausführungsformen von Photovoltaikmodulen 100, die in Kombination mit den Kanalelementen 3, 5 eingesetzt werden können, näher erläutert. 7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch ein Photovoltaikmodul 100, das durch eine Photovoltaikeinheit 103 und einen Modulrahmen 105 gebildet wird.
Obwohl die Photovoltaikeinheit 103 als ein flächiges Element dargestellt ist, sei bemerkt, dass es sich hierbei um eine übliche Photovoltaikeinheit aus einer Vielzahl von Schichten handelt, von denen wenigstens eine Schicht eine Photovoltaikschicht mit einer Vielzahl von Photovoltaikzellen ist. Die Photovoltaikeinheit kann beispielsweise den eingangs beschriebenen Aufbau aufweisen, der aus einer unteren Glasplatte, einer Einbettfolie, einer Solarzellenschicht, einer weiteren Einbettfolie und einer oberen Glasplatte besteht. Alternativ ist es auch möglich, eine oder beide der Glasplatten beispielsweise durch eine Kunststoffplatte zu ersetzen, um das Gesamtgewicht der Photovoltaikeinheit zu reduzieren. Die Photovoltaikeinheit 103 besitzt eine gleichmäßige Dicke. Die Erstreckung in Links-/Rechtsausrichtung gemäß 7 kann wesentlich größer sein, als die dargestellte, wie durch die entsprechenden Bruchlinien angedeutet ist.
Der Modulrahmen 105 besteht aus einer Vielzahl von Rahmenprofilen 106, die zur Bildung eines umlaufenden Rahmens entsprechend zusammengebaut sind. Die jeweiligen Rahmenprofile 106 können einen Gehrungsschnitt aufweisen oder an ihren Enden gerade abgeschnitten sein, wobei in diesem Fall Rahmenecken vorgesehen werden würden. Das Rahmenprofil kann alternativ als ganzes auch ein gestanzter Metallrahmen oder ein Kunststoffelement sein.
Die jeweiligen Rahmenprofile 106 besitzen jeweils eine Seitenwand 107 sowie zwei sich senkrecht zur Seitenwand 107 erstreckende Flansche 108, 109. Der Flansch 108 erstreckt sich von der gleichen Seite der Seitenwand aus, wie der Flansch 109, und beide Flansche besitzen dieselbe Länge, obwohl dies nicht notwendig ist. Der Flansch 108 ist bezüglich einer oberen Kante 111 der Seitenwand 107 nach unten versetzt angeordnet. Der Flansch 108 besitzt eine flache Oberseite, die, wie nachfolgend noch näher erläutert wird, als Auflage 120 für die Photovoltaikeinheit 103 dient. Der Flansch 108 und der sich zwischen dem Flansch 108 und der oberen Kante 111 erstreckende Bereich der Seitenwand 107 bilden zusammen eine L-Form. Der über den Flansch 108 nach oben vorstehende Bereich der Seitenwand 107 wird nachfolgend auch als Rand 113 bezeichnet. Der Rand 113 besitzt eine Höhe, die im Wesentlichen gleich der Dicke der Photovoltaikeinheit 103 ist, so dass eine auf dem Flansch 108 aufliegende Photovoltaikeinheit 103 im Wesentlichen fluchtend zur oberen Kante 111 der Seitenwand 107 liegt. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, besitzt der Rand 113 eine etwas größere Höhe als die Dicke der Photovoltaikeinheit, um zwischen Flansch 108 und Photovoltaikeinheit 103 die Aufnahme einer Klebermasse 115 zu erlauben, ohne dass die Photovoltaikeinheit über den Rand 113 vorsteht. Dies ist auch gut in 7 zu erkennen.
Der Flansch 109 erstreckt sich auf der gleichen Seite wie der Flansch 108, senkrecht zu einer unteren Kante der Seitenwand 107 und bildet hierdurch eine gerade Standfläche. Obwohl dies nicht näher dargestellt ist, können in dem Flansch 109 Öffnungen für die Montage von Befestigungseinheiten oder auch andere Öffnungen vorgesehen sein.
Die Seitenwand 107 und die Flansche 108, 109 können einteilig ausgebildet sein, sie können aber auch aus mehreren Elementen zusammengesetzt sein.
Bei einer Ausführungsform bestehen die Elemente des Modulrahmens 105 aus Aluminium, sie können aber auch aus Kunststoff bestehen und insbesondere als Kunststoffspritzteile ausgebildet sein.
Wenn vier der Rahmenprofilelemente 106 zur Bildung eines Modulrahmens 105 aneinander befestigt sind, bilden die jeweiligen Flansche 108 eine ringförmige Auflage 120. Der Zusammenbau der Rahmenprofilelemente 106 kann in bekannter Weise durch Verpressen derselben erfolgen. Der Rand 113 läuft voll umfänglich um die Auflage 120 herum. Ein Innenumfang des Randes 113 ist größer als ein Außenumfang der Photovoltaikeinheit 103 und ist an die Form derselben angepasst. Das heißt, die Photovoltaikeinheit kann frei von oben auf die Auflage 120 aufgelegt werden, und ist dann seitlich vom Rand 113 umgeben, wie in 7 dargestellt ist. Vor einem solchen Schritt kann Klebermasse 115 auf die Auflage 120 aufgebracht werden, so dass bei einem Ablegen der Photovoltaikeinheit diese die Klebermasse 115 kontaktiert und somit mit der Auflage 120 verklebt wird. Hierbei sollte die Photovoltaikeinheit 103 zentrisch bezüglich des Randes 113 plaziert werden. Anschließend kann dann zusätzliche Klebermasse 115 zwischen einen Außenumfang der Photovoltaikeinheit und einen Innenumfang des Randes 113 eingeführt werden, um die Photovoltaikeinheit vollumfänglich mit dem Rand 113 des Modulrahmens 105 zu verkleben. Eine solche vollumfängliche und im Bereich der Auflage 120 rückseitige Verklebung einer Photovoltaikeinheit zur Bildung eines Photovoltaikmoduls 100 ist in 7 dargestellt. Die Oberseite der Photovoltaikeinheit, eine Oberseite der Klebermasse 115 sowie eine obere Kante 111 des Randes 13 bzw. der Seitenwand 107 liegen im Wesentlichen auf einer Ebene, wie in 7 dargestellt.
Wenn ein Standardmodulrahmen 105 mit unterschiedlich dicken Photovoltaikeinheiten 103 eingesetzt werden soll, ist es möglich, unterschiedlich dicke Zwischenauflagen, wie beispielsweise Gummimatten entsprechend der Form der Auflage 120 vorzusehen, die mit dem Flansch 108 verklebt oder auf sonstige Weise daran befestigt werden können. Diese können als Höhenausgleich vorgesehen sein, um jeweils ein Photovoltaikmodul 100 vorzusehen, bei dem die Photovoltaikeinheit 103, eine Oberseite der Klebermasse 115 und eine obere Kante 111 des Modulrahmens 105 eine im Wesentlichen ebene Fläche bilden. Statt Gummimatten können auch andere Höheneinstellelemente, welche als Abstandshalter zwischen Auflage 120 und Photovoltaikeinheit 103 dienen, vorgesehen sein.
8 zeigt eine schematische Schnittansicht durch ein Photovoltaikmodul 100 gemäß einer alternativen Ausführungsform. Bei der Darstellung gemäß 8 werden dieselben Bezugszeichen wie bei der Ausführungsform gemäß 7 verwendet, sofern gleiche oder ähnliche Bauteile beschrieben werden. Das Photovoltaikmodul 100 besteht wiederum aus einer Photovoltaikeinheit 103 und einem Modulrahmen 105.
Die Photovoltaikeinheit 103 besitzt im Wesentlichen die gleiche Form und den gleichen Aufbau wie zuvor beschrieben, hat jedoch am Außenumfang eine Vertiefung 122, die beispielsweise als eine umlaufende V-förmige Kerbe ausgebildet sein kann, wie dargestellt. Statt einer einzelnen umlaufenden Kerbe oder Vertiefung 122 können auch mehrere Vertiefungen, die sich mit geraden Seitenkanten der Photovoltaikeinheit 103 abwechseln, vorgesehen sein. Bevorzugt wird jedoch eine umlaufende Vertiefung 122. Eine solche Vertiefung kann beispielsweise durch zueinander weisende Fasen der oberen und unteren Elemente des Schichtverbunds der Photovoltaikeinheit gebildet werden.
Der Modulrahmen 105 ist wiederum aus einer Vielzahl von Rahmenprofilelementen 106 aufgebaut, die jeweils eine Seitenwand 107 sowie Flansche 108 und 109 besitzen. Die Flansche 108 und 109 sind in der gleichen Art und Weise, wie zuvor beschrieben, bezüglich der Seitenwand 107 angeordnet. Somit entsteht auch wiederum in einem Bereich zwischen Flansch 108 und einer oberen Kante 111 der Seitenwand 107 ein Rand 113. Bei der Ausführungsform gemäß 8 besitzt der Rand 113 einen V-förmigen Vorsprung, der in die gleiche Richtung vorspringt, wie der Flansch 108. Im zusammengebauten Zustand der Rahmenprofilelemente wird somit ein umlaufender, nach innen weisender, Vorsprung gebildet. Dieser Vorsprung ist komplementär zu der Vertiefung 122 im Außenumfang der Photovoltaikeinheit ausgebildet.
Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich wiederum Klebermasse 115 zwischen einer Auflage 120 des Flansches 108 und zwischen Innenumfang des Randes 113 und Außenumfang der Photovoltaikeinheit 103. Durch das Ineinandergreifen von Vorsprung am Rand 113 und Vertiefung 122 in der Photovoltaikeinheit wird ein noch verbesserter Halt der Photovoltaikeinheit 103 am Modulrahmen vorgesehen.
Anhand der 9 bis 14 wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung beschrieben, wobei 9 eine perspektivische Ansicht eines Eckbereichs eines alternativen Modulrahmens 105, 10 eine perspektivische Ansicht des Eckbereichs des Modulrahmens 105 mit aufgelegter Photovoltaikeinheit 103, die 11 und 12 perspektivische Ansichten des Eckbereichs des Modulrahmens 105 gemäß 9 während unterschiedlicher Zusammenbaustufen, 13 eine perspektivische Ansicht eines Rahmenprofilelements 106 des in 9 gezeigten Modulrahmens 105 und 14 eine perspektivische Ansicht eines Eckverbinders für Rahmenprofile gemäß 13 zeigt.
Ein Photovoltaikmodul 100 gemäß dieser Ausführungsform besteht wiederum aus einer Photovoltaikeinheit 103 und einem Modulrahmen 105. Die Photovoltaikeinheit 103 kann in der gleichen Weise aufgebaut sein wie bei der ersten Ausführungsform.
Der Modulrahmen 105 ist wiederum aus vier Rahmenprofilelementen 106 aufgebaut, die sich jedoch von den zuvor beschriebenen Rahmenprofilelementen 106 unterscheiden, wie am besten in den 11 bis 13 zu erkennen ist. Die Rahmenprofilelemente 106 werden zur Bildung des Modulrahmens 105 über Eckverbinder 125 verbunden, und ferner sind zur Bildung des Modulrahmens 105 Rahmenecken 126 vorgesehen.
Die Rahmenprofilelemente 106 besitzen eine erste Seitenwand 129, die im zusammengebauten Zustand des Modulrahmens nach innen weist, sowie eine zweite Seitenwand 130, die im zusammengebauten Zustand des Modulrahmens 105 nach außen weist. Die Seitenwände 129, 130 sind parallel zueinander angeordnet, und in einem Mittelbereich über einen Steg 132 miteinander verbunden. Der Steg 132 erstreckt sich senkrecht zu den jeweiligen Seitenwänden 129, 130, und kann in geeigneter Weise mit diesen verbunden oder auch einteilig ausgebildet sein.
An einem oberen Ende der Seitenwand 130 ist ferner ein Flansch 134 vorgesehen, der die obere Kante der Seitenwand 130 mit einem zur Seitenwand 130 weisenden Teil der Seitenwand 129 verbindet. Der Flansch 134 erstreckt sich wiederum senkrecht zu den beiden Seitenwänden 129, 130. Der Flansch 134 ist an der Seitenwand 129 derart angebracht bzw. ausgebildet, dass die Seitenwand 129 einen über den Flansch 134 nach oben vorstehenden Rand 136 bildet. Der Flansch 134 erstreckt sich beidseitig bezüglich der oberen Kante der Seitenwand 130, d. h. er steht im zusammengebauten Zustand des Modulrahmens nach außen über die Seitenwand 130 vor. In diesem Bereich besitzt der Flansch 134 zusätzlich einen nach oben gebogenen Rand 138, der so ausgebildet sein kann, dass er eine Vertiefung 140 aufweist. Der Rand 138, der im zusammengebauten Zustand des Modulrahmens außen liegt, ist höher als der Rand 136. Dabei ist die über den Rand 136 nach oben vorstehende Höhe des Rands 138 im Wesentlichen gleich der Dicke einer Photovoltaikeinheit 103. Eine auf dem Rand 136 aufliegende Photovoltaikeinheit 103 ist somit im Wesentlichen fluchtend zur Oberkante des Randes 138 angeordnet.
Am unteren Ende der Seitewand 129 ist ferner ein in Richtung der Seitenwand 130 vorstehender Flansch 142 vorgesehen. Auch dieser Flansch erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zur Seitenwand 129. In entsprechender Weise ist auch am unteren Ende der Seitenwand 130 ein sich in Richtung der ersten Seitenwand 129 erstreckender Flansch 44 vorgesehen. Die beiden Flansche 142, 44 liegen auf derselben Höhe und sind so ausgebildet, dass zwischen ihnen ein Freiraum verbleibt. Dieser kann zur Aufnahme von Befestigungselementen dienen, wie der Fachmann erkennen kann.
Am unteren Ende der Seitenwand 130 ist auch ein weiterer, sich von der Seitenwand 129 weg erstreckender Flansch 46 vorgesehen, der im zusammengebauten Zustand des Modulrahmens nach außen über die Seitenwand 130 vorsteht, und zwar um ein geringeres Maß als der nach außen vorstehende Teil des Flansches 134. Der Flansch 46 weist ferner einen sich nach oben erstreckenden Kantenbereich 48 auf, der sich im Wesentlichen parallel zur Seitenwand 130 erstreckt. Hierdurch wird eine Eingriffsmulde zwischen der Kante 138 und der Seitenwand 130 für ein Modulrahmenbefestigungselement 150, wie es in 10 angedeutet ist, gebildet. Die Rahmenprofilelemente 106 weisen jeweils einen geraden Randabschnitt (d. h. senkrecht zu den Seitenwänden 129, 130) auf, wie gut in den 11 bis 13 zu erkennen ist.
Die Eckverbinder 125 dienen zur Verbindung der Rahmenprofilelemente 106 in den Eckbereichen eines zu bauenden Modulrahmens, wie der Fachmann erkennen kann. Die Eckverbinder 125 besitzen jeweils einen Grundkörper, bestehend aus zwei sich senkrecht zueinander erstreckenden Schenkeln 149, die in einem Mittelbereich 150 verbunden sind. Im Mittelbereich 150 ist ferner eine Aufnahmeöffnung vorgesehen, die als Kabelschuh zur Aufnahme eines elektrischen Verbindungskabels, insbesondere eines Erdkabels dient, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
An den Schenkeln 149 sind Lamellen 52 vorgesehen, die zur Klemmung der Eckverbinder 125 an den Rahmenprofilelementen 106 dienen. Die Lamellen 52 besitzen eine gewisse Flexibilität, um sich beim Einführen in die Rahmenprofilelemente leicht zu verformen und hierüber eine entsprechende Vorspannung innerhalb der Rahmenprofilelemente und ein festes Verklemmen zu erreichen. Die Rahmenprofilelemente 106 können im Bereich der Seitenwand 130, welche beim Zusammenbau die Lamellen 52 kontaktiert, eine strukturierte Oberfläche aufweisen, in die die Lamellen 52 einrasten können, um ein einfaches Lösen des Eckverbinders 125 zu verhindern.
Wenn die Rahmenprofilelemente 106 aus einem elektrisch leitenden Material wie beispielsweise Aluminium bestehen, dann bestehen vorzugsweise auch die Eckverbinder 125 aus einem elektrisch leitenden Material, um die Rahmenprofilelemente 106 nicht nur mechanisch, sondern auch elektrisch miteinander zu verbinden. Über den oben beschriebenen Kabelschuh am Eckverbinder 125 ist dann beispielsweise eine einfache Erdung der elektrisch leitenden Teile des Modulrahmens 105 möglich.
Die Rahmenecken 126 besitzen die Form von Abschlussecken, die in geeigneter Weise, beispielsweise durch Aufstecken an den Enden der Rahmenprofilelemente 106 montierbar sind, wie in 5 dargestellt ist. Die Rahmenecken 126 besitzen eine im Wesentlichen ebene nach oben weisende Fläche 160, die im eingebauten Zustand auf derselben Höhe liegt wie die Oberfläche des, Flansches 134 der Rahmenprofilelemente 106. Im Bereich der Fläche 160 kann optional eine Erhöhung 162, wie in 3 dargestellt ist, vorgesehen sein, die beispielsweise dieselbe Höhe besitzt, wie der Randteil 136 der Seitenwand 129. Er kann aber auch etwas höher liegen, um als sicherer Auflagepunkt für eine aufzunehmende Photovoltaikeinheit 103 zu dienen.
Die Rahmenecken 126 weisen ferner entsprechend dem Rand 138 der Rahmenprofilelemente 106 ebenfalls einen über die Fläche 160 vorstehenden Rand 164 auf. Der Rand 164 dient dazu, im zusammengebauten Zustand des Modulrahmens 105 gemeinsam mit dem Rand 138 eine geschlossene, umlaufende Randstruktur des Modulrahmens 105 zu bilden.
Die Rahmenecken 126 können aus einem beliebigen Material hergestellt sein, und bestehen bevorzugt aus Kunststoff.
Nachfolgend wird nun ein Ablauf für die Herstellung eines Photovoltaikmoduls 100 anhand der 9 bis 14 näher erläutert.
Zunächst können die Rahmenprofilelemente 106 senkrecht zueinander, wie in 5 dargestellt, angeordnet werden. Anschließend werden in die offenen Endbereiche der Rahmenprofilelemente 106 entsprechende Eckverbinder 125 eingeführt, wodurch die Rahmenprofilelemente 106 in der rechtwinkligen Ausrichtung zueinander fixiert werden, wie in 6 dargestellt ist. in einem nächsten Schritt werden die Rahmenecken 126 in den Eckbereichen zwischen Rahmenprofilelementen 106 befestigt, wie in 3 zu erkennen ist.
Hierdurch wird durch die Oberfläche des Flansches 134 der Rahmenprofilelemente 106 und die Oberfläche 160 der Rahmenecken 126 eine umlaufende, ringförmige Auflagefläche für eine darauf abzulegende Photovoltaikeinheit 103 gebildet. Diese ist nach außen von einer erhöhten Randstruktur umgeben, die durch den Rand 138 der Rahmenprofilelemente 106 und den Rand 164 der Rahmenecken 126 gebildet wird. Nun wird eine Klebermasse auf die umlaufende Auflagefläche aufgebracht, die zum Beispiel wenigstens im Bereich eines Meniskus über den Rand 136 der Rahmenprofilelemente 106 vorsteht. Dies kann manuell oder auch automatisch mittels eines Dosierroboters erfolgen.
Anschließend wird eine Photovoltaikeinheit 103 zentriert bezüglich der umlaufenden Randstruktur auf der Auflagefläche derart abgelegt, dass sie die Klebermasse kontaktiert. Diese wird hierdurch verteilt und bevorzugt wenigstens teilweise in die Vertiefung 140 im Rand 138 hineingedrückt. Über die Menge der Klebermasse lässt sich die Höhe der Photovoltaikeinheit 103 bezüglich der umlaufenden Randstruktur bis zu einem gewissen Grade einstellen. Eine solche Einstellung sollte dazu führen, dass die Oberseite der Photovoltaikeinheit 103 mit einer oberen Kante der umlaufenden Randstruktur auf gleicher Höhe liegt. Der Rand 136 kann verhindern, dass die Photovoltaikeinheit 103 beim Auflegen vollständig in den Kleber eindringt und ihn im Wesentlichen verdrängt. Alternativ oder auch zusätzlich können auch Abstandskugeln mit dem Kleber oder auch separat hierzu appliziert werden, welche die obige Funktion aufweisen, d. h. verhindern, dass die Photovoltaikeinheit 103 vollständig in den Kleber eindringt und ihn verdrängt. Hierbei können die Abstandskugeln vorzugsweise aus einem elastischen Material bestehen, um eine schwimmende Lagerung der Photovoltaikeinheit 103 bezüglich des Modulrahmens 105 zu unterstützen. Die Abstandskugeln können auch mit Vorteil dazu verwendet werden, die Höhe der Photovoltaikeinheit 103 bezüglich des Randes 138 einzustellen.
Nach dem Einlegen der Photovoltaikeinheit 103 in den Modulrahmen 105 läuft das Modul optional durch einen Spalt in dem sich eine Federwalze befindet die die Photovoltaikeinheit 103 in den Modulrahmen 105 drückt, um sicherzustellen, dass alle Photovoltaikeinheiten 103 genau den gleiche Höhe zum Rand 138 haben. Überschüssige Klebermasse kann danach sehr einfach manuell über einen Spachtel von der Photovoltaikeinheit 103 abgezogen werden. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Photovoltaikeinheiten 103 nicht mit Kleber beschmutzt sind.
In einem nächsten Schritt wird nun Klebermasse zwischen den Außenumfang der Photovoltaikeinheit 103 und den Innenumfang des umlaufenden Randes eingebracht. Sofern sich nicht schon Klebermasse in der Ausnehmung 140 im Rand 138 befindet, kann sie jetzt dort eintreten. Die Klebermasse kann als Flüssigkeit, Paste, Bandmaterial oder in sonstiger geeigneter Form, auch als eine Art ausschäumende Masse eingebracht werden. Anschließend wird die Klebermasse elastisch ausgehärtet. Dabei soll der Begriff elastisches Aushärten eine Aushärtung beschreiben, bei der die Klebermasse auch nach der Aushärtung eine gewisse Elastizität und insbesondere eine Flexibilität besitzt, um geringe Bewegungen der Photovoltaikeinheit 103 bezüglich des Modulrahmens 105 zu erlauben, ohne eine durch die Klebermasse vorgesehene Haftungs- und Dichtungsfunktion zu beeinträchtigen. Je nach Aushärtzeit kann das so gebildete Photovoltaikmodul 100 sofort weiterbearbeitet werden, oder es muß – je nach Tropfzeit des Klebers – noch länger Aushärten.
Obwohl das Aufbringen der Klebermasse oben in zwei getrennten Schritten beschrieben wurde, sei bemerkt, dass gegebenenfalls auch ein einmaliger Kleberauftrag ausreichen kann, um eine gleichzeitig eine Verklebung von unten und am Umfang vorzusehen. Auch ist es natürlich möglich zusätzlich oder alternativ Klebermasse auf die Photovoltaikeinheit 103 aufzubringen und/oder den Modulrahmen 105 in entsprechender Weise auf eine Photovoltaikeinheit 103 aufzulegen. Das umgekehrte Auflegen erleichtert zum Beispiel das Anschließen elektrischer Komponenten an die Photovoltaikeinheit 103, was in der Regel von der Rückseite der Photovoltaikmodule 100 her erfolgt.
Anhand der 5 und 6 wird nachfolgend kurz die Befestigung von Photovoltaikmodulen 100 an den ersten und zweiten Kanalelementen 3, 5 näher erläutert. Dabei wird von dem Aufbau der Photovoltaikmodule 100 gemäß den 9 bis 14 ausgegangen.
Wie in der Schnittansicht gemäß 5 zu erkennen ist, werden die Modulrahmen 106 derart an den ersten Kanalelementen 3 angebracht, dass die gebildete Kegelstumpfform aus inneren Seitenwänden 12, äußeren Seitenwänden 15 und Modulauflage 14 in den Öffnungsbereich zwischen den Flanschen 142, 144 der Modulrahmen 106 eingeführt wird. Dabei werden die Federflansche 17 durch die Flansche 144 nach innen gedrückt, und können nach außen federn, wenn der Flansch 144 an den Federflanschen 17 vorbeibewegt ist, wie der Fachmann erkennen kann. Die Federflansche 17 können dann hinter den Flanschen 144 verrasten. Die Abmessungen sind so gewählt, dass in der Rastposition die Modulauflagen 14 benachbart zu den Stegen 132 der Modulrahmen 106 liegen. Um in diesem Bereich eine Abdichtung zwischen Kanalelement 3 und Modulrahmen 6 vorzusehen, kann wie dargestellt, ein elastisches Dichtband 200, vorgesehen sein. Hierdurch kann die vom ersten Kanalelement 3 gebildete Kanalstruktur nach außen hin, d. h. zu den Seitenwänden 15 hin, abgedichtet werden. Über die Federflansche werden die Modulrahmen sicher mit den Kanalelementen verrastet. In ähnlicher Weise können sich die Seitenwände 22 der zweiten Kanalelemente 5 in die Modulrahmen 106 hinein erstrecken, wobei hier beispielsweise ohne Verrastung gearbeitet werden kann, und die Modulrahmen im Wesentlichen durch das Eigengewicht der Photovoltaikmodule 100 auf den zweiten Kanalelementen 5 aufliegen. Insbesondere können die Modulrahmen im Bereich der Flansche 142 auf dem Boden 20 der zweiten Kanalelemente 5 aufstehen und diese dadurch auch fest in die Ausschnitte in den Seitenwänden 12, 15 der ersten Kanalelemente hineindrücken. Zwischen den Auflageflanschen 24 und den Stegen 132 der Modulrahmen 106 kann jeweils wiederum ein elastisches Dichtband 200 vorgesehen sein.
Wie der Fachmann erkennen kann, kann durch eine entsprechende Anordnung der ersten und zweiten Kanalelemente sowie der zuvor beschriebenen Photovoltaikmodule 100 eine im Wesentlichen geschlossene Struktur mit sich kreuzenden Ablaufkanälen gebildet werden, die das Ablaufen von Flüssigkeiten, wie beispielsweise von Regen, ermöglichen. Diese an sich geschlossene Struktur kann auf eine offene Dachkonstruktion aufgesetzt werden, ohne im Bereich der einzelnen Photovoltaikmodule besondere Abdichtvorrichtungen vorsehen zu müssen. Lediglich am Außenumfang muss ggf. eine umlaufende Abdichtung vorgesehen werden. Dies gilt natürlich nicht für offene Konstruktionen, wie beispielsweise Carports, die keinerlei Randabdichtungen erfordern.
Die Erfindung wurde zuvor anhand bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert, ohne auf die konkreten Ausführungsformen beschränkt zu sein. Insbesondere kann sich der Aufbau der Kanalelemente von dem dargestellten Aufbau unterscheiden. Es ist lediglich erforderlich, dass die Kanalelemente derart zueinander angeordnet werden können, dass sie ein Raster aus Kanalelementen mit sich kreuzenden und miteinander verbundenen Kanalstrukturen bilden, die zueinander und bevorzugt nach oben offen sind. Beispielsweise können sich die Seitenwände auch Senkrecht zum Boden der Kanalelemente erstrecken, oder gar insgesamt mit dem Boden eine runde Form nach Art einer Rinne annehmen, wobei hier dann der tiefste Bereich als Boden und der weitere Bereich als Seitenwand angesehen würde. Auch die Photovoltaikmodule können sich von den dargestellten unterscheiden. Obwohl nach oben offene Modulrahmen bevorzugt werden, da sie die oben genannten Vorteile besitzen und insbesondere einen verbesserten Ablauf von Flüssigkeiten vorsehen könnten die Kanalelemente auch mit herkömmlichen Photovoltaikmodulen mit Modulrahmen, die Photovoltaikeinheiten umgreifen verwendet werden.

Claims

Photovoltaikanlage, die Folgendes aufweist: eine Vielzahl von ersten Kanalelementen, die jeweils wenigstens einen Boden und zwei Seitenwände aufweisen, wobei der Boden und die zwei Seitenwände eine erste Kanalstruktur bilden, und wobei die Seitenwände eine Vielzahl von Ausschnitten aufweisen; eine Vielzahl von zweiten Kanalelementen, die jeweils einen Boden und zwei Seitenwände aufweisen, wobei der Boden und zwei der Seitenwände eine zweite Kanalstruktur bilden, wobei die Ausschnitte in den Seitenwänden des ersten Kanalelements an eine Außenkontur der zweiten Kanalelemente angepaßt ist; und eine Vielzahl von Photovoltaikmodulen mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form; wobei die ersten Kanalelemente im Wesentlichen parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind und die zweiten Kanalelemente im Wesentlichen senkrecht zu den ersten Kanalelementen derart angeordnet sind, dass Endbereiche der zweiten Kanalelemente in entsprechenden Ausschnitten der Seitenwände benachbarter erster Kanalelemente aufgenommen sind, sodass ein Raster aus Kanalelementen mit sich kreuzenden und miteinander verbundenen Kanalstrukturen gebildet wird, die zueinander offen sind, und wobei die Photovoltaikmodule derart an den ersten und/oder zweiten Kanalelementen befestigt sind, dass sie benachbarte erste Kanalelemente und benachbarte zweite Kanalelemente teilweise überdecken und gemeinsam mit den ersten und zweiten Kanalelementen eine geschlossene Struktur bilden.
Photovoltaikanlage nach Anspruch 1, wobei sich die zweiten Kanalelemente mit ihren Endbereichen jeweils wenigstens teilweise in die erste Kanalstruktur hinein erstrecken.
Photovoltaikanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten und/oder zweiten Kanalelemente außerhalb der jeweiligen Kanalstruktur liegende Befestigungsstrukturen für eine Befestigung des jeweiligen Kanalelements an einem Trägerelement aufweisen.
Photovoltaikanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweiten Kanalelemente an den ersten Kanalelementen befestigt sind.
Photovoltaikanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Kanalelemente eine größere Höhe aufweisen als die zweiten Kanalelemente, und wobei die Ausschnitte in den Seitenwänden der ersten Kanalstruktur eine Höhe entsprechend der Höhe der zweiten Kanalelemente aufweisen.
Photovoltaikanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten und/oder zweiten Kanalelemente Federlaschen und die Photovoltaikmodule Raststrukturen aufweisen, die mit den Federlaschen in eingriff stehen, um die Photovoltaikmodule an den jeweiligen die Federlaschen aufweisenden Kanalelementen zu halten.
Photovoltaikanlage nach Anspruch 6, wobei die Federlaschen einteilig mit den jeweiligen Kanalelementen, vorzugsweise durch stanzen, ausgebildet sind.
Photovoltaikanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die wenigstens eine Dichtung zwischen einer Oberseite des ersten und/oder zweiten Kanalelements und einer hierzu weisenden Fläche der Photovoltaikmodule aufweist und/oder jeweils wenigstens eine Dichtung zwischen einem Ausschnitt in den Seitenwänden der ersten Kanalstruktur und dem im Ausschnitt aufgenommenen zweiten Kanalelement.
Photovoltaikanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten und/oder zweiten Kanalelemente jeweils wenigstens eine Modulauflage an einem oberen Ende wenigstens einer Seitenwand aufweist, die sich abgewinkelt zur jeweiligen Seitenwand erstreckt.
Photovoltaikanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Photovoltaikmodule folgendes aufweisen: eine Photovoltaikeinheit (103) bestehend aus einer Vielzahl von Schichten, von denen wenigstens eine Schicht eine Photovoltaikschicht mit einer Vielzahl von Photovoltaikzellen ist; und einen Modulrahmen (105), der eine ringförmige Auflage (134, 160) für die Photovoltaikeinheit (103) und einen um die Auflage (134, 160) umlaufenden und über diese vorstehenden Rand (113, 138, 164) aufweist, wobei der Rand (113, 138, 164) eine Höhe gleich einer Dicke der Photovoltaikeinheit (103) aufweist; wobei die Photovoltaikeinheit (103) beabstandet zum Rand (113, 138, 164) auf der Auflage (134, 160) aufgenommen und wenigsten über eine elastische Klebermasse (115), die sich zwischen einem Außenumfang der Photovoltaikeinheit (103) und einem Innenumfang des Randes (113, 138, 164) erstreckt, mit dem Modulrahmen (105) verklebt ist, wobei eine von der Auflage des Modulrahmes (105) weg weisende Oberseite der Photovoltaikeinheit (103) frei liegt, und wobei eine Oberseite des Modulrahmens (105) bei einer horizontalen Anordnung des Photovoltaikmoduls (100) auf im Wesentlichen der gleichen Hohe liegt wie die Oberseite der Photovoltaikeinheit (103).
Photovoltaikanlage nach Anspruch 10, wobei der Modulrahmen (105) des Photovoltaikmodul (100) einen unter die Auflage (134, 160) vorstehenden Befestigungsteil aufweist, der einen Aufnahmeraum für wenigstens einen Teil eines der ersten und/oder zweiten Kanalelemente aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer Photovoltaikanlage mit einer Vielzahl von ersten Kanalelementen, die eine erste Kanalstruktur bilden, einer Vielzahl von zweiten Kanalelementen, die eine zweite Kanalstruktur bilden, und einer Vielzahl von Photovoltaikmodulen mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Anordnen der ersten und zweiten Kanalelementen derart, dass die ersten Kanalelement im Wesentlichen parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind und die zweiten Kanalelemente im Wesentlichen senkrecht zu den ersten Kanalelementen derart angeordnet sind, dass die Kanalelemente ein Raster aus Kanalelementen mit sich kreuzenden und miteinander verbundenen ersten und zweiten Kanalstrukturen bilden, und – Befestigen der Photovoltaikmodule an den ersten und/oder zweiten Kanalelementen derart, dass sie benachbarte erste Kanalelemente und benachbarte zweite Kanalelemente und deren Kanalstrukturen teilweise überdecken und gemeinsam mit den ersten und zweiten Kanalelementen eine geschlossene Struktur bilden.
Verfahren zum Herstellen einer Photovoltaikanlage nach Anspruch 12, wobei die ersten Kanalelemente jeweils wenigstens einen Boden und zwei Seitenwände aufweisen, wobei der Boden und die zwei Seitenwände die erste Kanalstruktur bilden, und wobei die Seitenwände eine Vielzahl von Ausschnitten aufweisen, wobei die Ausschnitte jeweils an eine Außenkontur der zweiten Kanalelemente angepaßt sind, und wobei Endbereiche der zweiten Kanalelemente in die Ausschnitte eingesetzt werden, um die ersten und zweiten Kanalstrukturen miteinander zu verbinden. wobei die zweiten Kanalelemente derart in den Ausschnitten plaziert werden, dass sie sich mit ihren Endbereichen jeweils wenigstens teilweise in die erste Kanalstruktur hinein erstrecken.
Verfahren zum Herstellen einer Photovoltaikanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei die ersten und/oder zweiten Kanalelemente Federlaschen und die Photovoltaikmodule Raststrukturen aufweisen, und die Raststrukturen mit den Federlaschen in eingriff gebracht werden, um die Photovoltaikmodule an den jeweiligen die Federlaschen aufweisenden Kanalelementen zu befestigen.