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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung von mindestens zwei hintereinander in einer Linie angeordneten Paaren von jeweils einer ersten und einer zweiten Bodenstütze für die Montage von PV-Moduleinheiten mit gerahmten oder ungerahmten Photovoltaikmodulen oberhalb eines Geländes und unter einem Winkel zu diesem, wobei am oberen Ende jeder ersten Bodenstütze ein erstes Anbindungselement für ein Stützenverbindungsmittel und am oberen Ende jeder zweiten Bodenstütze ein zweites Anbindungselement für das Stützenverbindungsmittel vorgesehen sind, wobei jede erste Bodenstütze mit ihren beiden benachbarten zweiten Bodenstützen über ein Stützenverbindungsmittel miteinander verbunden ist, und wobei alle ersten Anbindungselemente eine kleinere Höhe über dem Gelände haben als die zweiten Anbindungselemente.
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Eine solche Anordnung ist aus der
DE 20 2012 001 495 U1 bekannt. Dort sind drei hintereinander in einer Linie angeordnete Paare von jeweils einer ersten und einer zweiten Bodenstütze für die Montage von PV-Moduleinheiten oberhalb eines Geländes und unter einem Winkel zu diesem beschrieben. Es sind Stützenverbindungsmittel vorgesehen, die am oberen Ende jeder Bodenstütze ein Anbindungselement aufweisen. Das Stützenverbindungsmittel verbindet die Bodenstützen miteinander, wobei die mittleren Anbindungselemente eine kleinere Höhe über dem Gelände aufweisen als die äußeren Anbindungselemente.
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Bei der Konstruktion von Photovoltaik-Freiflächenanlagen wird in der Regel ein Traggerüst für die Vielzahl von Photovoltaikmodulen errichtet, welches aus Stützen unterschiedlicher Länge besteht. Auf den Stützen sind Querbalken angeordnet, die sich über die Stützen je gleicher Länge erstrecken. Wiederum quer zu den Querbalken ist eine Vielzahl von parallel angeordneten Holmen in einem Rastermaß angeordnet, welches an die Länge oder Breite der Photovoltaikmodule angepasst ist. Auf den Holmen werden dann mittels Klammern die eigentlichen gerahmten oder nicht gerahmten PV-Module befestigt. Die kürzeren Stützen haben eine Länge von ca. 1,2 Meter und die längeren Stützen können Längen von bis zu 3 Metern oder mehr annehmen. Stützen der bekannten längen erfordern eine sichere Verankerung im Boden, was wiederum zusätzliche Kosten in Form von Rammarbeiten oder Einbringung von Fundamenten verursacht. Die hohen Stützen bieten den Vorteil, dass die Photovoltaikmodule einem Monteur von unten frei zugänglich sind, ohne dass er sich unbotmäßig bücken oder verrenken muss. Dieses ist insbesondere auch für die spätere Pflege des Geländes wichtig auf dem die Photovoltaikanlage steht. Aus Gründen des Umweltschutzes ist dieses in der Regel eine begrünte Fläche, die im Sommer regelmäßig gemäht werden muss.
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In den letzten Jahren ist ein dramatischer Verfall der Preise für Photovoltaikmodule zu beobachten gewesen, der sich vermutlich auch noch fortsetzen wird. Daraus folgt, dass im Gegensatz zu früher als die Stahl- und/oder Holzkonstruktion des Gerüstes ca. 10 Prozent der Anlagenkosten ausgemacht hat, heute ein Anteil an den Gesamtkosten von 20% bis 30% für die Unterkonstruktion angesetzt werden muss. Es ist also zur Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit wichtig, die Kosten für den Unterbau zu senken.
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Aus der
EP 2 154 729 A1 ist eine Anordnung bekannt, bei der von einer gemeinsamen Ecke ausgehend vier jeweils zweiaxial geneigt nach oben verlaufende PV-Module vorgesehen sind. Die Anordnung von vier PV-Modulen ist in einem den Umfang umlaufenden Tragrahmen gefasst, auf dessen weitere Abstützung nicht weiter eingegangen wird. Eine Variante mit Stützelementen lässt vermuten, dass der Tragrahmen von unten über ein zentrales Stützelement, von dem schräg nach oben verlaufende Arme ausgehen, getragen wird.
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Die Erfindung geht aus von der Überlegung, dass die moderne Robotertechnik unter anderem auch Rasenmäher hervorgebracht hat, die selbstständig ohne laufende Bedienung einer Person unter dem Ausweichen von Hindernissen Rasenflächen mähen können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache und damit kostengünstige Unterkonstruktion für eine Photovoltaik-Freiflächenanlage anzugeben, die auch für eine Bauweise von geringer Höhe geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bodenstützen an ihrem Kopfende einen, insbesondere mittig angeordneten Querträger aufweisen, an dessen beiden Enden zumindest ein Teil der Anbindungselemente zur direkten oder indirekten Befestigung der Stützenverbindungsmittel vorgesehen sind. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen bieten Insbesondere den Vorteil, dass die schweren Bauelemente der klassischen Unterkonstruktionen wie Stützen, Querbalken und Holme wegfallen und durch eine Vielzahl an leichten und handlichen Bodenstützen ersetzt werden können.
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Unter einem Anbindungselement wird dabei jedes Aufnahmeelement, wie z. B. einer Auflageplatte, eine Auflagelinie, ein Aufnahmepunkt, eine Klammer, eine Nut und dergleichen, verstanden, das ein freies oder geführtes Auf- oder Anliegen des Stützenverbindungsmittels auf einer Bodenstütze, ermöglicht. Auf dem Stützenverbindungsmittel können dann wiederum ungerahmte oder gerahmte PV-Module angeordnet sein. Das Anbindungselement kann insbesondere ein vorzugsweise galvanisiertes Blech sein oder auch ein Drahtgerüst, eine geformte Kunststoffplatte, ein Rahmen aus Profilleisten usw..
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Unter dem Stützenverbindungsmittel ist eine einzige Baukomponente oder die Gemeinsamkeit von mehreren Baukomponenten zu verstehen, die geeignet sind, die Distanz zwischen den Bodenstützen zu überbrücken und gleichzeitig das Gewicht der Photovoltaikmodule mit berücksichtigter Schneelast, Windlast usw. zu tragen. in der Regel ist zwischen zwei unmittelbar benachbarten Bodenstützen je ein Stützenverbindungsmittel angeordnet.
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Besonders vorteilhaft ist es aber auch, wenn zwei sich gegenüberliegende erste oder zweite Bodenstützen über ein einziges Stützenverbindungsmittel miteinander verbunden sind, welches mit der zwischen den beiden ersten oder zweiten gegenüberliegenden Bodenstützen angeordneten Bodenstütze mechanisch in Verbindung steht. Das einzige Stützenverbindungsmittel überspringt dann quasi die kürzeren ersten oder die längeren zweiten Bodenstützen und nutzt die übersprungenen Bodenstützen lediglich zur Führung bzw. Abstützung am oberen oder unteren Scheitelpunkt des V-förmigen Stützenverbindungsmittels und nicht noch gleichzeitig als Anbindungsstelle für eines der beiden Enden des Stützenverbindungsmittels. So können relativ große, V-förmig vorgefertigte PV-Moduleinheiten als Ganzes auf die Bodenstützenkonstruktion abgelegt und befestigt werden.
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Es ist zweckmäßig, wenn die PV-Modulränder parallel zum Untergrund im Wesentlichen in Nord-Süd Richtung verlaufen. Durch diese Maßnahme, in Verbindung mit einer durchgehenden Bestückung der zur Verfügung stehenden Freilandfläche ohne eine erforderliche Einhaltung von Abständen zwischen PV-Moduleinheiten zur Vermeidung von Verschattungen, kann ein besonders effektiver Betrieb des Photovoltaikgenerators erzielt werden. Als Rand oder Kante der Moduleinheit ist bei Verwendung von gerahmten PV-Modulen der Rahmen zu verstehen und bei der Verwendung von ungerahmten PV-Modulen insbesondere deren Glasränder und/oder bei PV-Modulen mit Unterseitenschienen (backrails) deren Enden.
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Zur Erzielung einer konstruktiv einfachen Unterkonstruktion ist es vorteilhaft, wenn die Bodenstützen, z. T. auch Stützelemente genannt, an ihrem Kopfende einen, insbesondere mittig zur Bodenstütze angeordneten Querträger aufweisen, an dessen beiden Enden Befestigungsstellen zur direkten oder indirekten Befestigung der Stützenverbindungsmittel vorgesehen sind. Je ein Stützelement stellt dann zwei Halterungspunkte zur Fixierung der Stützenverbindungsmittel zur Verfügung. Anstelle mehrerer in einer Flucht liegenden Querträgern kann auch ein einziger langer Querträger verwendet werden, der über mehrere Bodenstützen hinweg abgestützt wird. Dieses bietet den Vorteil, dass bei einer ungenaueren Montage der Bodenstützen trotzdem ein gewünschter Rasterabstand bei der Positionierung der Anbindungselemente erreichbar ist.
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Es ist von Vorteil, wenn auf oder an dem Stützenverbindungsmittel mindestens ein Abstandshalter befestigt ist, der eine Berührung benachbarter Photovoltaikmodule und/oder einen direkten Kontakt zwischen dem Stützenverbindungsmittel und den Photovoltaikmodulen verhindert.
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Wie es später anhand der Figuren ausführlich erläutert wird, kann das Stützenverbindungsmittel sehr unterschiedliche Ausführungen aufweisen, die zum Teil mit und zum Teil ohne Einbeziehung von Konstruktionselementen der PV-Module auskommen. Die folgende nicht abschließende Aufzählung benennt einen Ausschnitt aus möglichen Konstruktionselementen, die bei den Stützenverbindungsmitteln eine Rolle spielen können:
- – ein Seil mit im Rasterabstand angeordneten Modulrandhaltern, wobei der Rasterabstand der PV-Modulbreite der bei den PV-Moduleinheiten verwendeten PV-Module entspricht;
- – ein Gurt mit im Rasterabstand angeordneten Modulrandhaltern, wobei der Rasterabstand der PV-Modulbreite der bei den PV-Moduleinheiten verwendeten PV-Module entspricht;
- – eine v-förmige Profilschiene mit im Rasterabstand angeordneten Modulrandhaltern, wobei der Rasterabstand der PV-Modulbreite der bei den PV-Moduleinheiten verwendeten PV-Module entspricht;
- – zwei Profilschienenhälften, die mittig über ein Verbindungselement miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungselement Insbesondere zugleich ein Modulrandhalter ist;
- – bei Verwendung von rahmenlosen PV-Modulen die, diesen inhärente(n), „backrall” genannte(n) Rückseitenschiene(n);
- – bei Verwendung von gerahmten PV-Modulen ein Teil deren Rahmens;
- – eine ursprünglich gerade Profilschiene mit einer Sollbiegestelle, die bei Belastung mit den PV-Moduleinheiten gezielt einknickt;
- – eine gegen das Stützelement abgestützte Verstrebung; und
- – eine drei-dimensionale Trägerstruktur.
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Der Begriff Seil ist bei vorliegender Anmeldung als Synonym für jedes flexible, längliche Verbindungsmittel gedacht, das geeignet ist die PV-Moduleinheiten sicher zu tragen. Dazu gehören z. B. ein Gurt, ein Geflecht, ein Folienband usw., wobei es keine Materialeinschränkung geben soll. Zur Begrifflichkeit ist ferner anzumerken, dass, wenn von einer PV-Moduleinheit die Rede ist, diese aus einem einzigen PV-Modul beliebiger Größe oder aus mehreren, insbesondere hintereinander liegenden PV-Modulen bestehen kann. Bei Verwendung des Terminus „direkte oder indirekte” Verbindung, Befestigung und dergl. wird darunter verstanden, dass die beteiligten Komponenten unmittelbar, also direkt miteinander verbunden sein können oder aber unter Zuhilfenahme weiterer, namentlich nicht erwähnter Bauteile, wie z. B. Schrauben, Nieten, Haltewinkel, Laschen etc., was zwar eine Verbindung darstellt, aber möglicherweise keinen unmittelbaren Kontakt der beteiligten Komponenten zur Folge hat.
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Zur Vermeidung von Schäden aufgrund von Reibung zwischen dem zwei Stützelemente verbindenden Stützenverbindungsmittel und den PV-Moduleinheiten ist es zweckmäßig, wenn auf dem Stützenverbindungsmittel oder auf der PV-Moduleinheit mindestens ein Abstandshalter befestigt ist, der einen direkten Kontakt zwischen dem Stützenverbindungsmittel und der PV-Moduleinheit verhindert. Weitere Abstandshalter sind geboten, um ein Zusammenstoßen von benachbarten Photovoltaikmoduleinheiten zu verhindern. Zumindest ein Abstandshalter sollte am Scheitelpunkt des V-förmigen Stützenverbindungsmittels, sei es als Flachband oder als Profilschiene ausgelegt sein, angeordnet werden. Die äquivalente Stelle bei Verwendung eines Seils oder Gurts ist in der Mitte des durchhängenden Gurtes oder Seils. Bei letzterer Anordnung ist es nützlich, wenn mehrere Abstandshalter vorgesehen sind, die einen unterschiedlichen Abstand zwischen dem Seil/Gurt einerseits und der PV-Moduleinheit andererseits definieren. So kann eine gleichmäßige Druckverteilung über die Unterseite der PV-Moduleinheit erfolgen, was insbesondere beim Abfangen einer Schneelast von Bedeutung ist.
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Wie eingangs erwähnt ist vorliegende Anordnung insbesondere für niedrig bauende Photovoltaikfelder gedacht. Vorteilhafterweise sind die außen am Feldrand liegenden Stützelemente zur Fixierung schräg abgespannt, mit Zusatzballst versehen oder aus massiven Bauteilen wie z. B. einem IPE-Träger (43) oder einem Betonfertigelement gefertigt sind, oder mit sonstigen Mitteln, die ein Ausweichen des Stützelements aus der Vertikalen verhindern, versehen sind.
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Da keine endlos großen Felder oder Linien möglich sind, ist es offensichtlich, dass die in den Ansprüchen niedergelegte Bedingung, der zu Folge „...jede erste mit ihren beiden benachbarten zweiten Bodenstützen über je ein Stützenverbindungsmittel miteinander verbunden sind...”nur im Zentralbereich der Linien oder des Feldes erfüllt sein kann, und nicht für die Bodenstützen am Rand gilt. Diese werden dann besonders mit Gewicht beschwert oder über die zuvor genannten Stabilisierungsmaßnahmen gegen eine Verschiebung oder ein Abheben gesichert. Insofern ist die Formulierung „... jede erste Bodenstütze...” zu sehen als „...jede erste Bodenstütze außer Randstützen...”. Als Randstützen sind dabei alle ersten oder zweiten Bodenstützen aufzufassen, die am Ende der Linie oder im Falle einer Feldbildung am Feldrand liegen. Als erste im Sinne des Anspruchs 1 aufzufassende erste Bodenstütze des ersten Paares ist diejenige Bodenstütze zu sehen, deren benachbarten zweiten Bodenstützen ein höher liegendes zweites Anbindungselement haben als das erste Anbindungselement der ersten Bodenstütze. Weitere stützende Bodenstützen, die zwischen der ersten und der zweiten Bodenstütze liegen, sind dabei außer Acht zu lassen. Diese verhindern lediglich ein Durchbiegen der Stützenverbindungselemente bei zu großem Abstand zwischen einer ersten und einer zweiten Bodenstütze. Ein Paar einer ersten und zweiten Bodenstütze zeichnet sich dadurch aus, dass das Stützenverbindungsmittel einen Scheitelpunkt hat oder dass zwei Stützenverbindungsmittel aneinanderstoßen. Es wird also eine Firstlinie oder ein Kehllinie oberhalb der betroffenen Bodenstütze gebildet. Aus den obigen Ausführungen folgt generell, dass die beanspruchte Anordnung beliebig innerhalb eines Komplexes von Photovoltaikmodulen angeordnet sein kann.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht von zwei Stützelementen mit zwei auf Seilen befestigten PV-Modulen;
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2 einen Längsschnitt der Ansicht der 1;
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2a–2c Detailschnittbilder zu 2;
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3 eine perspektivische Ansicht von zwei Stützelementen mit einer Vielzahl von auf Seilen befestigten PV-Modulen;
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4 einen Längsschnitt der Ansicht der 3;
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5 eine perspektivische Ansicht von zwei Stützelementen mit einer Vielzahl von auf einer Profilschiene befestigten PV-Modulen;
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6 einen Längsschnitt der Ansicht der 5;
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7 Verbindungsmittel zwischen zwei Stützelementen mittels Modulrückseitenschienen;
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7a eine Detailansicht zu 7;
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8 Verbindungsmittel zwischen zwei Stützelementen mittels zwei separater Profilschienenhälften;
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8a eine Detailansicht zu 8;
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9 eine Profilschiene mit Sollbiegestelle in Aufsicht;
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10 einen Schnitt entlang der Schnittlinie X-X der 9;
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11 einen Schnitt entlang der Schnittlinie XI-XI der 9;
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12a einen Schnitt nach belastungsbedingter Durchblegung der Profilschienenmitte an der Sollbiegestelle;
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12b einen Schnitt nach belastungsbedingter Durchbiegung der Profilschienenränder an der Sollbiegestelle;
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13 Verbindungsmittel zwischen zwei Stützelementen mittels PV-Modulrahmen;
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14 eine Schnittansicht von zwei Stützelementen mit zwei auf einem Seil montierten Großmodulen;
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15 eine perspektivische Ansicht eines Feldes mit mehreren Anordnungen gemäß der 5;
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16 eine Aufsicht zu 15;
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17 einen Querschnitt XVII-XVII aus 16;
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18 eine Befestigung von PV-Modulen auf dem Verbindungsmittel über ein Klebe- oder Einrastelement; und
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19 eine Illustration zum Verständnis einer Anordnung von zwei Bodenstützenpaaren.
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In der 1 ist eine perspektivische Ansicht von drei Paaren von Stützelementen 1a, 1b; 1a', 1b'; 1a'', 1b'' (auch als Bodenstützen bezeichnet) gezeigt, wobei jedes Stützelement 1a, 1b; 1a', 1b'; 1a'', 1b'' an seinem oberen Kopfende 2 einen Querträger 3 aufweist. Der Querträger 3 ist dabei vorzugsweise mittig auf dem jeweiligen Stützelement 1a, 1b; 1a', 1b'; 1a'', 1b'' angebracht, so dass eine gleichgroße Last an seinen beiden Enden 5a, 5b symmetrisch auf das Stützelement 1a, 1b; 1a', 1b'; 1a'', 1b'' übertragen wird. Zwischen den beiden sich gegenüberliegenden Enden 5a der Querträger 3 ist als Stützenverbindungsmittel ein erstes Seil 7a angeordnet und zwischen den beiden sich gegenüberliegenden Enden 5b in analoger Weise ein Seil 7b. Die gezeigte Anordnung von drei Paaren ist die kleinste Baueinheit, wie sie zur Anwendung kommen soll. Auf den Seilen 7a, 7b sind Modulklammern oder Modulrandhalter 9 montiert, die zwei Photovoltaikmoduleinheiten 11, kurz PV-Moduleinheiten genannt, fixieren, wobei der im Scheitelpunkt S oder der Mitte des Seils 7a, 7b angeordnete Modulrandhalter mit dem Bezugszeichen 9a versehen ist und der am Seilende angeordnete Modulrandhalter mit dem Bezugszeichen 9b. Vorliegend umfasst also jede PV-Moduleinheit 11 ein einziges PV-Module. So ist in diesem Fall die auf niedrigerem Niveau angeordnete Modulkante zugleich eine Grenzkante G zur benachbarten PV-Moduleinheit 11, die auch lediglich aus einem einzigen PV-Modul besteht. Der der Grenzkante G abgewandte Rand der PV-Moduleinheit 11, was bei vorliegendem Ausführungsbeispiel zugleich der oberen PV-Modulkante entspricht, ist mit dem Bezugszeichen 12 versehen. Die Seile 7a, 7b können jeweils einteilig sein, wobei dann die kürzeren Bodenstützen 1a, 1a' und 1a'' lediglich zur Lastaufnahme und/oder Führung der Seile 7a, 7b dienen, und die die Enden der Seile 7a, 7b an den längeren Bodenstützen 1b, 1b' und 1b'' fixiert werden. Umgekehrt ist es analog denkbar, lediglich die längeren Bodenstützen 1b, 1b' und 1b'' zur Lastaufnahme und/oder Führung der Seile 7a, 7b heranzuziehen, und die Enden der Seile 7a, 7b an die kürzeren Bodenstützen 1a, 1a' und 1a'' zu fixieren. Eine weitere Variante sieht vor, jedes Seil 7a, 7b in zwei Abschnitte zu teilen, wobei dann auf allen Bodenstützen 1a, 1b; 1a', 1b'; 1a'', 1b'' je ein Seilabschnittsende zu befestigen ist (nicht gezeigt). Das Stützenverbindungsmittel ist dann also ein eigenes Seil 7a, 7b mit zwei Enden und nicht wie in den anderen Anordnungen, bei denen ein Stützenverbindungsmittel ein von einer Bodenstütze 1a, 1b; 1a', 1b'; 1a'', 1b'' ausgehendes nur bis zur Mitte des Seils 7a, 7b reichendes Seilstück ist, eine Abschnittsbildung von einem längeren Seil 7a, 7b.
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Die 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie II-II aus der die Anordnung der soweit beteiligten Komponenten, i. e. Stützelemente 1a, 1b; 1a', 1b'; 1a'', 1b'', Querträger 3, Seile 7a, 7b, Modulrandhalter 9a, 9b und PV-Moduleinheiten 11, aus einer anderen Sicht dargestellt ist. Der Abstand von zwei benachbarten Modulrandhaltern 9, 9a, 9b wird als Rasterabstand R bezeichnet, unabhängig von der Position der Modulrandhalter 9, 9a, 9b am Rand des Seils 7a, 7b, in dessen Mitte oder im Verlauf der Seillänge. Aus der 2 ist ersichtlich, dass der Abstand A des Scheitelpunkts S, bzw. des Grenzrandes G zum Untergrund U geringer ist, als der Abstand A1 zwischen dem Untergrund U und dem abgewandten Moduleinheitsrand 12.
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In der 2 sind drei Detailbilder 2a, 2b und 2c durch Kreise gekennzeichnet. Die erste detaillierte Ansicht 2a zeigt den mittig angeordneten Modulrandhalter 9a, der eine erste und eine zweite Einschubtasche oder -Nut 13a, bzw. 13b für den Rand der linken bzw. der rechten PV-Moduleinheit 11. Der Modulrandhalter 9a ist insbesondere einteilig ausgebildet, wobei im unteren Bereich eine Durchführung 15 vorgesehen ist, durch die das Seil 7a, bzw. 7b geführt ist. in dieser Variante muss die komplette Anzahl der Modulrandhalter 9, 9a, 9b, die für die vorgesehene PV-Modulzahl einer PV-Moduleinheit 11 benötigt wird, vor der Fixierung des Seils 7a, 7b an die Querträgerenden 5a bzw. 5b auf das Seil 7a, 7b aufgefädelt sein. Es sind auch Modulrandhalter 9, 9a, 9b möglich die aus zwei oder mehr Teilen bestehen, so dass sie nachträglich, bei bereits fixiertem Seil 7a, 7b noch auf dieses montiert werden können.
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Die zweite Detailfigur 2b zeigt denselben Sachverhalt an einem Ende des Seils 7a, 7b. Der Modulrandhalter 9b weist lediglich eine einzige Einschubnut 13 auf und es ist eine Spannvorrichtung 17 vorgesehen, die es erlaubt ihn verschiebungssicher auf dem Seil 7a, 7b zu fixieren. Aus der 2c ist noch ein Abstandshalter 19 ersichtlich, der bei einer Verwendung von großen PV-Modulen in der PV-Moduleinheit 11 die Rückseite des PV-Moduls unterstützt, und der im Vergleich zum fehlenden Abstandshalter 19 eine geänderte Seilführung bewirkt, was eine Spannungsentlastung an den Randseiten des PV-Moduls zur Folge hat. Aufgrund der sich ergebenden Spannung zwischen den Modulrückseite und dem Seil 7a, 7b reicht eine einfache Klemmnut an der Unterseite des Abstandshalters 19 aus, um ihn mit dem Seil 7a, 7b zu verbinden.
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Die 3 zeigt eine Reihe von drei Konstruktionseinheiten nach der 1, wobei anstelle von einem einzigen PV-Modul die PV-Moduleinheit 11 jetzt jeweils drei benachbart zueinander angeordnete PV-Module aufweisen. Entsprechend ist der Grenzrand G der untere Modulrand des untersten PV-Moduls und der abgewandte PV-Moduleinheitsrand 12 ist der oben liegende Modulrand des am höchsten liegenden PV-Moduls. Eine andere Variation dieser Ausführungsform besteht darin, dass die PV-Moduleinheiten 11 jetzt von den benachbarten Seilen 7a, 7b von verschiedenen Stützelementen 1a, 1b; 1a', 1b'; 1a'', 1b'' getragen und gehalten werden. Aus dem Schnittbild IV-IV der 4 erkennt man die drei verschiedenen Arten von Modulrandhaltern 9, 9a, 9b, wobei sich der mittige Modulrandhalter 9a von den weiteren Modulrandhaltern 9 dadurch unterscheidet, dass er eine v-förmige Durchführung 15 aufweist und nicht eine eher gerade wir bei den übrigen Modulrandhaltern 9, die zwischen den PV-Modulen einer PV-Moduleinheit 11 angeordnet sind. V-förmig bedeutet, dass das Teil selber die Form eines V's hat, also eine unten liegende Spitze oder Rundung mit zwei sich anschließenden Schenkeln und nicht, dass der Querschnitt des Profils selber als V ausgebildet ist. Der Querschnitt kann jede geeignete, eine hohe Steifheit bewirkende Form aufweisen, wobei ein einfaches Kastenprofil, eventuell mit Verstärkungsstegen versehen, ausreichend ist.
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In den 5 und 6 sind den 3 und 4 entsprechende Anordnungen gezeigt, wobei anstelle der Seile 7a, 7b im Vergleich zu ihnen relativ starre Profilschienen 21 als Stützenverbindungsmittel vorgesehen sind. Die Profilschienen 21 können im einfachsten Fall ein Flachband sein oder auch Profilleisten mit mehreren gewinkelten Versteifungsstegen, so dass ein nicht oder nur wenig durchhängendes Stützenverbindungsmittel zwischen den Bodenstützen oder Stützelementen 1a, 1b; 1a', 1b'; 1a'', 1b'' vorliegt.
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Die 7 und 7a zeigen ein Variante, die eingesetzt werden kann, wenn auf PV-Moduleinheiten 11 zurückgegriffen wird, die jeweils ein oder mehrere rahmenlose PV-Module mit Rückseitenschienen 23 besitzen. In der Regel hat jedes der rahmenlose PV-Module zwei dieser auch „backrail” genannten Rückseitenschienen, die von sich aus so stabil sind, dass sie eine tragende Funktion für das rahmenlose PV-Modul wahrnehmen können. Die Stützenverbindungsmittel zwischen den Stützelementen 1a, 1b; 1a', 1b'; 1a'', 1b'' umfassen dann die Rückseitenschienen 23 in Verbindung mit einem Satz an starren Schuhen 25 mit zwei Aussparungen im Falle von zwei zu verbindenden Rückseitenschienen 23 wie im Fall der 7a gezeigt, oder nur einer Aussparung, wenn lediglich eine am äußeren Rand der PV-Moduleinheit 11 liegende Rückseitenschiene 23 mit dem Ende 5a, 5b des Querträgers 3 zu verbinden ist.
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In der 8 mit Detailfigur 8a ist eine erfindungsgemäße Anordnung gezeigt, bei der das Verbindungsmittel zwischen den Stützelementen 1a, 1b; 1a', 1b'; 1a'', 1b'' zwei Proflischienenhälften 27a, 27b umfasst, die jeweils von einem Stützelement 1a, 1b; 1a', 1b'; 1a'', 1b'' ausgehend sich bogen- oder v-förmig nach unten erstrecken und am Scheitelpunkt S in eine Kehle 29 münden, wo ihre beiden Enden von einem starren Verbindungselement 31 zueinander fixiert sind. Die Profilschienenhälften 27a, 27b können ggf. unsymmetrisch sein.
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Eine weitere Alternative als Stützenverbindungsmittel sieht vor, eine relativ starre Profilschiene 21 zu verwenden, die vorzugsweise in ihrer Mitte mit einer Sollbiegestelle 33 versehen ist, wie es in den 9 bis 12 dargestellt ist. Die Sollbiegestelle 33 besteht hier aus einer Gruppe von Löchern 35, die eine Materialschwächung darstellen, an der die Profilschiene 21 sich gezielt durchbiegt, wenn eine Belastungskraft K auf sie einwirkt. Die 12a zeigt dabei eine Durchbiegung bei Auflage der Schienenränder auf den höheren Bodenstützen 1b, 1b', 1b'', und die 12b bei Auflage der Schienenmitte auf den höheren Bodenstützen 1b, 1b' und 1b''. Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass die Stützenverbindungsmittel permanent unter einen definierten Spannung stehen, die durch das Eigengewicht der PV-Moduleinheiten 11 bestimmt ist. Hier liegt ein einteiliges Verbindungsmittel vor, welches mit allen PV-Modulen vorgefertigt bestückt sein kann. Die PV-Moduleinheiten definieren sich dann so, dass jeweils alle PV-Module, die zwischen einem der Stützelemente 1a, 1b; 1a', 1b'; 1a'', 1b'' und dem Scheitelpunkt 5 liegen, als PV-Moduleinheit aufzufassen sind. Der gleiche Sachverhalt ergibt sich bei vorgebogenen Bogensegmenten oder Bogenelementen, die einen Stützelement-Auflagebereich aufweisen, der höher liegt, als der Senkenpunkt des Bogenelementes. Anstelle der Bohrlöcher 35 kann auch eine gefräste Nut oder sonstige Mittel zur Schwächung der Steifigkeit der Profilschiene 21 eingesetzt werden.
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Die 13 zeigt eine Ausführungsform für gerahmte PV-Module. Diese besitzen einen umlaufenden Rahmen 37, dessen Abschnitte entlang der Modulbreite B gleichzeitig ein Teil des Stützenverbindungsmittels zwischen den Stützelementen 1a, 1b; 1a', 1b'; 1a'', 1b'' bilden, das die Distanz zwischen den Stützelementen 1a, 1b; 1a', 1b'; 1a'', 1b'' überbrückt. Die Abschnitte entlang der Längsseite der PV-Module sind ebenfalls als Teil des Stützenverbindungsmittels anzusehen, wenn dort benachbarte PV-Module über einen starren Modulrandhalter 9, 9a, 9b miteinander verbunden werden.
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In der 14 ist eine Anordnung gezeigt, bei der jede der beiden PV-Moduleinheiten 11, die im Übrigen nicht identisch zueinander sein müssen, also z. B. unterschiedliche Länge aufweisen oder mit unterschiedlichen PV-Modultypen bestückt sein können, als ein Photovoltaikgroßmodul 39 ausgelegt ist. Zum gleichmäßigen Abfangen des auf das Stützenverbindungsmittel wirkenden Modulgewichts sind hier Abstandshalter 19 von unterschiedlicher Höhe eingesetzt.
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Die 15 zeigt die perspektivische Ansicht eines Feldes 41 mit mehreren Anordnungen gemäß der 5 und die 16 und 17 einen Längs- bzw. Querschnitt zu dem Feld 41. Insbesondere aus der 17 wird deutlich, dass an dem oberen und dem unteren Scheitelpunkt, entsprechend den Firsten und den Kehlen der dachähnlichen Konstruktion, Sonderformen der Abstandshalter 9 nützlich sind, zu deren Auslegung Parameter, wie die beabsichtigte Neigung der PV-Moduleinheiten 11 zueinander, der PV-Modultyp, ggf. die Befestigungart zum Querträger 3 usw. herangezogen werden.
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In der 18 ist gezeigt, wie die PV-Module der PV-Moduleinheiten 11 nicht an ihrem Modulrand mit dem Verbindungsmittel, z. B. der V-Profilschiene 21, verbunden sind, sondern mittels mehrerer Klebepads 45 oder mehrerer Rast- oder Klemmverbindungen usw., die auf der Rückseite der PV-Module, ungefähr jeweils um ein Viertel der Modullänge und Modulbreite vom Längs- bzw, Querrand des PV-Moduls eingerückt, angebracht sind. Die Anpassung an die Breite der PV-Module sieht dann so aus, dass ein Rastermaß R' vorliegt, dass ungefähr die Hälfte der Modulbreite ausmacht. Allgemein gilt also, dass unter dem Rastermaß R, R' das Maß zu verstehen ist, mit dem die die PV-Module tragenden Elemente, unabhängig von ihrer Bauart, mit dem Verbindungsmittel verbunden sind.
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Insbesondere bei der Verwendung eines starren Verbindungsmittels können auch komplexere Bauteile als Profilschienen 21 in Frage kommen, so dass zugleich ein deutlicher Beitrag zur Stabilität geleistet wird. So können z. B. die Stützenverbindungsmittel an den außen liegenden Stützelementen 1a, 1b; 1a', 1b'; 1a'', 1b'' des Feldes 41 als eine drei-dimensionale Trägerstruktur ausgelegt sein, zu der Bauteile wie ein Fachwerkrahmen, eine Wabenstruktur, eine Knotenstruktur, eine Wellenstruktur und dergleichen zählen.
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Die 19 zeigt eine Seitenansicht eines relativ komplexen Gerüstunterbaus für einen Photovoltaikgenerator. Die fett dargestellten Bodenstützen 1b, 1a', 1b' und 1a'' bilden in diesem Fall die Anordnung von zwei Paaren an ersten und zweiten Bodenstützen, nämlich dem Paar 1–1a' und dem Paar 1b'–1a''. Die Bodenstützen am Rand des PV-Generators – die Bodenstützen 1a und 1a''' – spielen bei der Betrachtung, ob eine erfindungsgemäße Anordnung vorliegt in diesem Fall keine Rolle. Die 19 zeigt als weitere Anordnung, die die Kriterien erfüllt, die beiden Bodenstützenpaare 1b'–1a'' einerseits und 1b''–1a'' andererseits, sowie die Paare 1a–1b einerseits und 1a'–1b' andererseits. Weitere, ergänzende Bodenstützelemente 47, die lediglich dazu dienen ein ansonsten aufgrund seiner Länge durchhängendes Stützenverbindungsmittel abzufangen, bleiben bei der Betrachtung außen vor. Es zählen lediglich die Bodenstützen 1a, 1b; 1a', 1b'; 1a'', 1b'' und 1a''', denen gemeinsam ist, dass sie entweder unter einem Scheitelpunkt S oder Kehlenpunkt P liegen, der von einem Stützenverbindungsmittel gebildet wird, oder dass an dem Anbindungselement der Bodenstütze ein Stützenverbindungsmittel endet oder anfängt.
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Bezugszeichenliste
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- 1a, 1b
- erstes Paar Bodenstützen
- la', 1b'
- zweites Paar Bodenstützen
- 1a'', 1b''
- drittes Paar Bodenstützen
- 2
- Kopfende
- 3
- Querträger
- 5a, 5b
- Enden Querträger
- 7a, 7b
- Seil
- 9, 9a, 9b
- Modulrandhalter
- 11
- PV-Moduleinheit
- 12
- abgewandter Modulrand
- 13
- Einschubnut
- 15
- Durchführung
- 17
- Spannvorrichtung
- 19
- Abstandshalter
- 21
- V-Profilschiene
- 23
- Rückseitenschiene
- 25
- Schuh
- 27a, 27b
- Profilschienenhälften
- 29
- Kehle
- 31
- Verbindungselement
- 33
- Sollbiegestelle
- 35
- Loch
- 37
- Modulrahmen
- 39
- PV-Großmodul
- 41
- PV-Modulfeld
- 43
- IPE-Träger
- 45
- Klebepad
- 47
- ergänzendes Bodenstützelement
- A, A1
- Abstand
- R, R'
- Rastermaß
- U
- Untergrund
- G
- Grenzrand
- B
- Modulbreite
- K
- Belastungskraft
- P
- Kehlenpunkt
- S
- Scheitelpunkt
