DE102012102214B3

DE102012102214B3 - Solarmodul mit Anschlusselementen, Solarmodulsystem und Verfahren zur Montage und Verbindung eines Solarmoduls

Info

Publication number: DE102012102214B3
Application number: DE102012102214A
Authority: DE
Inventors: Christian Kirschner; Michael Klemke; Klaus Utermöhle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2032-03-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Solarmodul mit Anschlusselementen, ein Solarmodulsystem und ein Verfahren zur Montage und Verbindung eines Solarmoduls, das Solarmodul (1) aufweisend – eine Modulfläche (2), – ein Rahmenprofil (6) zur Aufnahme der Modulfläche (2), wobei das Rahmenprofil (6) eine die Modulfläche (2) seitlich umfassende Seitenwand (8) aufweist, – zumindest ein Anschlusselement (10) geeignet zur elektrischen Kontaktierung zumindest eines weiteren Solarmoduls (100), wobei das Anschlusselement (10) jeweils mit zumindest einer Kabelleitung (11) des Solarmoduls (1) elektrisch leitend verbunden ist, – ein weiteres Anschlusselement (20) geeignet zur elektrischen Kontaktierung zumindest eines weiteren Solarmoduls (100), wobei die Anschlusselemente (10, 20) jeweils mit zumindest einer Kabelleitung (11) des Solarmoduls (1) elektrisch leitend verbunden sind, – wobei das Anschlusselement (10, 20) am Ende der Kabelleitung (11) als Stecker oder Kupplung ausgebildet ist, – wobei das Anschlusselement (10, 20) mit der Kabelleitung (11) aus der Ausnehmung (9) heraus verschiebbar ist, – wobei die Seitenwand (8) zumindest eine Ausnehmung (9) zur Durchführung und Aufnahme des Anschlusselementes (10) aufweist, – wobei das Anschlusselement (10, 20) innerhalb der Ausnehmung (9) und relativ zur Ausnehmung (9) verschiebbar ist, – wobei das Anschlusselement (10, 20) vollständig innerhalb des von dem Öffnungsquerschnitt der Ausnehmung (9, 90) nach außen begrenzten Rahmenprofils (6) anordenbar ist, – wobei nach einem elektrischen Verbinden des Anschlusselements (10, 20) mit einem korrespondierenden Anschlusselement (20, 10) jedes Anschlusselement (10, 20) wieder zurück in die entsprechende Ausnehmung (9, 90) verschiebbar ist und – wobei eine Dichtung (12) zwischen dem Anschlusselement (10) und der Randfläche der Ausnehmung (9) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Solarmodul mit Anschlusselementen, ein Solarmodulsystem und ein Verfahren zur Montage und Verbindung eines Solarmoduls.
Ein Solarmodul in Form eines Fotovoltaikmoduls wandelt das Licht der Sonne direkt in elektrische Energie um. Das Modul kann üblicherweise Solarzellen aufweisen, die miteinander verschaltet sind. Solarmodule können in flexiblen und starren Ausführungen erhältlich sein. Starre Solarmodule umfassen üblicherweise siliziumbasierte Solarzellen, die durch andere Modulelemente vor Umwelteinflüssen wie Regen und Hagel geschützt sein können. Flexible Solarzellen können auf organischen Werkstoffen basieren und werden vorzugsweise im mobilen Bereich eingesetzt.
In einer Fotovoltaikanlage können die Solarmodule einzeln oder als Gruppen verschaltet sein.
Neben der Kennlinie (Strom/Spannung) der Solarzellen selbst ist der mechanische Aufbau eines Solarmoduls bedeutsam für seine Lebensdauer und Effizienz. So ist eine transparente, strahlungs- und witterungsbeständige Abdeckung wichtig, um die Solarzellen vor mechanischen Einflüssen zu schützen. Außerdem sollten robuste elektrische Anschlüsse gegeben sein, die wiederum vor Feuchtigkeit geschützt werden sollten. Dies gilt auch für die Solarzellen selbst. Zudem muss das Solarmodul über ausreichende Handhabungs- und Befestigungsmöglichkeiten verfügen.
Ein typisches starres Solarmodul kann daher aus eine Glasscheibe, die der Sonne zugewandt ist, umfassen. Unter der Glasscheibe kann sich eine transparente Kunststoffschicht, in der die Solarzellen eingebettet sind, befinden. Diese – entweder mono- oder polykristallinen – Solarzellen sind durch Lötbändchen elektrisch miteinander verbunden. Ferner kann üblicherweise noch eine Rückseitenkaschierung etwa aus einer witterungsfesten Kunststoffverbundfolie vorhanden sein.
Zudem wird das Solarmodul zum Schutz der Glasscheibe bei Transport, Handhabung und der Montage auf einem Dach oder auch im freien Feld sowie für die Befestigung und die Versteifung des Verbundes mit einem oftmals U- oder L-förmigen Profilrahmen versehen, der üblicherweise aus Aluminium besteht. Der Rahmen verleiht dem Modul eine ausreichende Stabilität, damit dieses durch Witterungseinflüsse wie Regen und auch Schneelasten nicht beschädigt wird.
Um mehrere Solarmodule am Einbauort zusammenzuschließen, weisen die bekannten Solarmodule der verschiedenen Anbieter in der Regel auf der Rückseite eine zweipolige Anschlussbox auf, über die eine elektrisch leitende Verbindung zu den Nachbarmodulen hergestellt wird. Hierbei sind die Kabel der benachbarten Solarmodule über eine Steckverbindung miteinander verbunden.
Nachteilig sind der hohe Verkabelungsaufwand bei der Montage sowie die Stromverluste durch die Kabellängen und die hohe Anzahl von Verbindungssteckern, insbesondere bei größeren Fotovoltaikanlagen. Außerdem kann bei extremen Witterungsbedingungen Feuchtigkeit in die Kabel eindringen, da sie gegenüber der Umgebung nicht geschützt sind. Darüber hinaus kommt es immer wieder vor, insbesondere bei Anlagen im freien Feld, dass Marder die Kabel zerbeißen oder annagen, was neben einem Ausfall der Anlage auch zu gefährlichen Kurzschlüssen und sogar zum Brand führen kann.
In der DE 20 2011 003 534 U1 wird ein Rahmenprofil beschrieben für ein großflächiges Solarmodul, das sich durch ein geringes Gewicht auszeichnet und zudem eine hohe Stabilität aufweist. Allerdings findet sich in dieser Schrift kein Hinweis, wie das Problem der elektrischen Verbindung der Solarmodule untereinander durch eine geeignete Gestaltung des Rahmenprofils gelöst werden könnte.
In der WO 2008/076 879 A1 wird ein Solarmodul beschrieben, das mit zwei elektrischen Anschlusselementen an zwei sich gegenüberliegenden Seiten für die elektrische Verbindung der Solarmodule untereinander versehen ist. Dabei handelt es sich um eine Steckverbindung, wobei der eine Stecker als sogenannter weiblicher und der andere als sogenannter männlicher Sockel ausgebildet ist. Die Steckersockel sind auf dem Rahmenteil des Solarmoduls angebracht, so dass sie sich von diesem abheben und gegenüber der Abschlussfläche des Rahmens hervortreten. Bei der Montage und vorab bei Transport kann es daher vorkommen, dass die Stecker beim Aufbau einer Fotovoltaikanlage abbrechen. Ferner ist durch die starre Verbindung der Steckersockel mit dem Modulrahmen die Gefahr eines Sockelbruchs, da nicht ausgeschlossen ist, dass sich die Rahmenprofile durch starke Temperaturschwankungen, etwa durch Überschaffung, unterschiedlich ausdehnen. Im Übrigen benötigen die Solarmodule mehr Montageplatz auf dem Dach oder Feld, da die Steckersockel einen Abstand von einigen Zentimetern zwischen den Rahmen der Solarmodule schaffen.
In der FR 2 629 945 A1 ist ferner ein Rahmenteil für ein Solarmodul beschrieben, bei dem die Kabel für die elektrische Kontaktierung in einem hohlförmigen Verbindungsgehäuse untergebracht sind. Damit sind die Kabel vor Umwelteinflüssen geschützt, allerdings wird in der Schrift nicht beschrieben, wie die Kabel von zwei Solarmodulen miteinander verbunden werden.
In der DE 10 2008 023 643 A1 wird ferner eine Verbindung von Solarmodulen beschrieben, bei der auf eine Verkabelung vollständig verzichtet werden kann. Die inneren Anschlussleitungen sind mit Fotovoltaikelementen des Moduls und einem Kontaktelement verbunden. Das Kontaktelement ist mit einer Kontaktfläche gefedert und damit um eine sogenannte Kontakttoleranz verlagerbar offenbart. Die Isolierung gegen eindringende Nässe oder Staub ist nach Offenbarung der DE 10 2008 023 643 A1 über die Abdichtung des Modulgehäuses, das aus insgesamt sechs Wänden besteht, möglich. Folglich ist die im Inneren des Gehäuses verlaufende Leitungsführung auch nicht isoliert gezeigt und beschrieben. Dadurch muss allerdings entsprechender Aufwand getrieben werden, die Gehäusewände des Moduls gegeneinander abzudichten. Ferner tritt das Kontaktelementgehäuse, welches fest mit dem Modulgehäuse verbunden ist hervor und ist daher möglichen Beschädigungen durch Abrasion oder dergleichen ausgesetzt.
Aus der DE 31 11 969 A1 ist eine Solarzellenanordnung offenbart, wobei Modulkörper vorgeschlagen sind, durch die durchgehende Kontaktbahnen verlaufen. Durch separate stabförmige Steckverbindungen, die in die Kontaktbahnen einsteckbar sind, soll eine kabellose Verbindung der Solarzellenanordnung geschaffen sein. Der Austausch eines defekten Modulkörpers könnte hier allerdings mit einigem Aufwand verbunden sein. Überdies kann die Gefahr von Materialbruch bestehen, wenn keine weiteren Vorkehrung getroffen würden, mit denen unterschiedlicher Materialausdehnung der Modulkörper begegnet werden kann.
Die US 2008/0 169 018 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Solarmodulbefestigung. Neben Rahmenelementen, die die Modulfläche seitlich vollständig einfassen, zeigt die US 2008/0 169 018 A1 weitere Montageprofile, in die Rahmenelemente eingeschoben werden müssen. Zwischen den Rahmenelementen verbleibt somit ein durch die Montageprofile gebildeter nicht unerheblicher Abstand.
Ferner zeigt die DE 11 2005 000 528 T5 noch einen belüfteten Fotovoltaik-Modulrahmen mit entsprechenden Belüftungsöffnungen.
Ferner offenbart die US 4 433 200 A noch ein Solarmodul, bei dem vorgesehen ist, Kabelverbindungen durch ein seitliches Profilstück des Solarmoduls nach außen zu führen.
Aus der US 2011/0 220 180 A1 sind elektrische Verbindungen für Solarmodule offenbart. Ein elektrischer Kontakt ist lösbar mit einem Kontakthalter verbunden. Der Kontakthalter ist in einem Rahmenelement angeordnet und kann relativ zu diesem lateral, vertikal oder in einem Winkel verschoben werden.
Aus der DE 40 07 36 A1 ist ferner ein laminiertes Solarmodul bekannt, bei welchem elektrische Anschlüsse auf der Rückseite des Solarmoduls so angebracht sind, das sie mit Steckern direkt miteinander zusammengesteckt werden können.
Der Erfindung liegt als eine Aufgabe zugrunde, eine Verringerung des Montageaufwandes sowie eine Verbesserung der elektrischen Verbindung von Solarmodulen untereinander zu schaffen. Außerdem soll der Schutz der Kabelverbindungen gegenüber Witterungseinflüssen und Marderbissen erhöht werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Solarmodul nach Anspruch 1 gelöst. Dabei ist ein zumindest teilweise hohlförmiges Rahmenprofil zur Aufnahme der Modulfläche bereitgestellt, bei dem die Seitenwand mit zumindest einer Ausnehmung zur Aufnahme eines Anschlusselementes für eine Kabelverbindung zur elektrischen Kontaktierung von zumindest zwei Solarmodulen versehen ist, wobei die Seitenwand des zweiten Solarmoduls gleichfalls an der dem ersten Solarmodul gegenüberliegenden Stelle mit einer Ausnehmung zur Aufnahme eines korrespondierenden Anschlusselementes versehen ist, so dass beim Aneinanderfügen der beiden Solarmodule die beiden Anschlusselemente miteinander verbunden werden. Bei einem Solarmodul sind zumindest zwei Anschlusselemente für eine Kabelverbindung zur elektrischen Kontaktierung von zumindest zwei Solarmodulen vorgesehen, wobei zumindest ein Anschlusselement mit einer positiven und zumindest ein Anschlusselement mit einer negativen inneren Kabelleitung des Solarmoduls elektrisch leitend verbunden ist. Durch Zusammenschieben bzw. -stecken werden die beiden Solarmodule über eine Steck- oder Rastverbindung der Anschlusselemente elektrisch miteinander in Kontakt gebracht.
Da die Anschlusselemente innerhalb des Rahmenprofils des Solarmoduls angeordnet sind, kann der Montageaufwand deutlich verringert werden. Die Montage vereinfacht sich und zudem ist eine fehlerhafte Montage nicht mehr möglich. Durch einfaches Aneinanderfügen der Solarmodule werden die Solaranschlusskabel miteinander verbunden. Vorteilhafterweise handelt es sich bei den Solaranschlusskabeln um TYCO^® MULTICONTACT MC-4^®-Solaranschlusskabel. Die Solaranschlusskabel befinden sich an den sich gegenüberliegenden Seiten des Rahmenprofils des Solarmoduls an jeweils der gleichen Stelle, so dass sie durch Zusammenschieben, Zusammenstecken oder Einrasten verbunden werden und eine elektrische Verbindung hergestellt ist.
Da die Anschlusselemente und die Kabelleitungen sich innerhalb des Rahmenprofils befinden, sind sie ausreichend vor Witterungs- und Umwelteinflüssen geschützt.
Ferner ist gemäß Anspruch 1 ein Dichtungselement vorgesehen, das den Bereich des Anschlusselementes des Solaranschlusskabels umschließt und somit gegenüber Witterungseinflüssen wie Feuchtigkeit schützt. Die Dichtung ist zwischen dem Anschlusselement und der Randfläche der Ausnehmung des Rahmenprofils vorgesehen. Da auch das gegenüberliegende Anschlusselement über eine Dichtung verfügt, treffen beim Zusammenfügen oder Zusammenstecken von zwei benachbarten Solarmodulen die beiden Dichtungen zusammen und bieten daher einen ausreichenden Schutz gegenüber Witterungseinflüssen und Korrosion. Die Dichtung kann ringförmig ausgebildet sein.
Die Rahmenprofile können U-förmig ausgebildet sein, so dass der erforderliche Hohlraum für die Unterbringung der Anschlusselemente gegeben ist. Die U-förmige Ausbildung gewährleistet eine große Stabilität gegen einwirkende mechanische Kräfte und somit einen besseren Schutz der Modulfläche, die durch die Fotovoltaikelemente zumindest zum Großteil gebildet ist.
In einer Weiterentwicklung des Rahmenprofils kann aber auch vorgesehen sein, spezielle Unterbringungsräume für die Anschlusselemente am Profil anzuformen oder anzubringen, so dass auch andere Profilquerschnitte möglich sind.
Insbesondere ist der Rahmen aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung gefertigt, da sich diese Materialien durch ein geringes spezifisches Gewicht und eine hohe Korrosionsbeständigkeit auszeichnen.
Zumindest ein Anschlusselement kann mit einem Federelement versehen sein, um die Zusammenführung von zwei Anschlusselementen zu vereinfachen und um insbesondere Ungenauigkeiten in der Fertigung des Rahmenprofils auszugleichen. Außerdem können dadurch Toleranzen am Einbauort ausgeglichen werden hinsichtlich der Höhe und auch der Neigung der Solarmodule, beispielsweise bei Unebenheiten der Dachfläche, auf der die Solarmodule montiert werden.
Die Feder kann als übliche Druckfeder ausgebildet sein, die in der Ausnehmung angeordnet ist und mit dem Anschlusselement des Solaranschlusskabels verbunden ist. Die Federung ermöglicht dann ein fehlertolerantes Zusammenschieben der Solarmodule und damit einen einfachen Aufbau eines Fotovoltaikgenerators.
Vorteilhaftweise sind die Anschlusselemente als handelsübliche Stecker wie ein TYCO^®- oder MULTICONTACT MC-4^®-Solaranschlussstecker ausgebildet. Dies ermöglicht eine sichere elektrische Kontaktierung der Solarmodule untereinander. Das erfindungsgemäße Solarmodul und dessen Rahmenprofil insbesondere der oben genannten Ausführung lassen sich in mit unten genannten Aspekten weiter verbessern. Es versteht sich, dass die genannten Aspekte auch beliebig kombinierbar sind soweit dies technisch sinnvoll ist.
Vorteilhaft ist ein Solarmodul noch fortzubilden, wenn die Ausnehmung die Form einer Durchgangsöffnung aufweist, wobei der Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung kreisförmig oder rechteckförmig ausgebildet ist.
Vorteilhaft ist ein Solarmodul noch fortzubilden, wenn das Anschlusselement und die Kabelleitung zur Leitung eines von Fotovoltaikelementen mindestens eines Solarmoduls zur Verfügung gestellten Gleichstroms geeignet ausgebildet sind.
Vorteilhaft ist ein Solarmodul noch fortzubilden, wenn zumindest ein Anschlusselement einen elektrisch positiven Pol und zumindest ein Anschlusselement einen elektrisch negativen Pol ausgebildet.
Das Anschlusselement am Ende der Kabelleitung ist als Stecker oder Kupplung, z. B. als TYCO^®- oder MULTICONTACT MC-4^®-Solarstecker oder -kupplung ausgebildet.
Vorteilhaft ist ein Solarmodul noch fortzubilden, wenn das Anschlusselement am Rahmenprofil arretierbar ist, wobei insbesondere ein Arretierungsmittel vorgesehen ist, das in einem Langloch des Rahmenprofils geführt ist.
Vorgeschlagen wird ferner ein Solarmodulsystem, aufweisend ein erstes erfindungsgemäßes Solarmodul, ferner aufweisend zumindest ein zweites Solarmodul, wobei die Solarmodule flächig nebeneinander, parallel und seitenbündig zueinander angeordnet sind, wobei eine Seitenwand des zweiten Solarmoduls gleichfalls mindestens eine Ausnehmung aufweist, die der Ausnehmung des ersten Solarmoduls gegenüberliegt, wobei die Ausnehmung zur Aufnahme eines korrespondierenden Anschlusselementes versehen ist.
Vorteilhaft ist ein Solarmodulsystem noch fortzubilden, wenn die Solarmodule an einer Unterkonstruktion fest montierbar sind derart, dass die Seitenwände mit der jeweils mindestens einen Ausnehmung bündig aneinander liegen.
Die Aufgabe löst außerdem ein Verfahren nach Anspruch 8 zur Montage und Verbindung eines Solarmoduls.
Vorteilhaft ist das Verfahren noch fortzubilden mit dem Schritt

– Arretieren der Anschlusselemente mit Arretierungsmitteln am Rahmenprofil.

Durch Zusammenschieben bzw. -stecken der Anschlusselemente können die beiden Solarmodule über eine Steck- oder Rastverbindung der Anschlusselemente elektrisch miteinander verbunden werden.
Da die Anschlusselemente und die Kabelleitungen sich nach der Montage -insbesondere vollständig- innerhalb des Rahmenprofils befinden können, sind sie dann ausreichend vor Witterungs- und Umwelteinflüssen geschützt.
Vorteilhafterweise ist das Rahmenprofil U-förmig oder L-förmig ausgebildet und besteht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
Die Anschlusselemente sind zweckmäßigerweise innerhalb eines Hohlraumes des U-förmigen oder L-förmigen Profils angeordnet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 die Darstellung von miteinander verbundenen Solarmodulen nach dem Stand der Technik,
2 einen Querschnitt von zwei erfindungsgemäßen benachbarten Solarmodulen mit einem Rahmenprofil,
3 eine schematische Darstellung der Montage von zwei nicht erfindungsgemäßen Solarmodulen
4 eine Draufsicht auf ein nicht erfindungsgemäßes Solarmodul,
5 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Solarmodul gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels,
6 Draufsicht auf drei benachbarte Solarmodule,
7 Draufsicht auf ein Anschlusselement gemäß des Ausführungsbeispiels,
8 die Darstellung vom Montageschritten bei der Verbindung von zwei Solarmodulen mit zumindest einem Anschlusselement gemäß des Ausführungsbeispiels,
9 eine schematische Darstellung eines nicht erfindungsgemäßen Anschlusselementes mit Arretierungsmitteln,
10 eine Draufsicht auf das Anschlusselement nach 9.
1 zeigt drei in Reihe geschaltete Solarmodule 1 nach dem Stand der Technik. Die Modulfläche 2 ist von einem Rahmen 3 umgeben, der in der Regel aus vier Rahmenprofilen besteht, die an den Ecken direkt oder über Eckverbindungsstücke miteinander verbunden werden. Bei dem Rahmenprofil kann es sich beispielsweise um ein Strangpressprofil handeln. Als Material des Rahmenprofils werden dabei bevorzugt Aluminium oder Aluminiumlegierungen gewählt, da diese sich durch ein geringes spezifisches Gewicht und eine hohe Korrosionsbeständigkeit auszeichnen.
Die Solarmodule 1 sind mit einer herkömmlichen Kabelverbindung 4 elektrisch miteinander verbunden. Bei der Kabelverbindung 4 handelt es sich dabei um sogenannte Solarkabel, die über 2-Kontakt-Verbindungsstecker 5 miteinander verbunden werden. Nicht dargestellt sind die Anschlussboxen der Kabel an die Solarmodule, da diese sich auf der Rückseite des Moduls befinden. Typischerweise haben Solarmodule eine Breite von 1000 mm bei einer Höhe von 1700 mm, so dass die erforderlichen Kabellängen für einen Solargenerator doch erheblich sind. Außerdem ist der Montageaufwand doch sehr groß, da die Kabel jeweils einzeln in den Verbindungssteckern zusammengeführt werden müssen. Weiterhin sind die Kabel 4 freiliegend verlegt, so dass sie Witterungseinflüssen und möglichen Marderangriffen ausgesetzt sind.
2 zeigt zwei erfindungsgemäße Solarmodule 1 mit einem Rahmenprofil 6. Das Rahmenprofil 6 ist vorzugsweise als U-förmiges Profil ausgebildet mit zwei Schenkeln 7 und einem Boden, der die Seitenwand 8 des Solarmoduls 1 bildet. Es kann aber auch vorgesehen sein, neben einem eher einfach gestalteten U-förmigen Profil andere Querschnitte für das Rahmenprofil 6 zu wählen, um eine geeignete Aufnahme der Glasscheibe und der Solarzellen des Solarmoduls 1 zu ermöglichen.
Die Solarmodule 1 werden mit ihren jeweiligen Seitenwänden 8 aneinandergelegt und bilden dann in ihrer Gesamtheit einen Solargenerator aus. Erfindungsgemäß ist die Seitenwand 8 mit einer Ausnehmung 9 versehen zur Aufnahme eines Anschlusselementes 10 für ein Solarkabel 11. Bei einem U-förmigen Profil ist der Raum zur Unterbringung des Anschlusselementes 10 und des Kabels 11 durch den Hohlraum gegeben, der hinsichtlich seiner Bemaßung an die Dimensionierung des Anschlusselementes 10 angepasst werden muss.
Es ist aber auch denkbar, dass bei einem nicht U-förmig gestalteten Profil ein entsprechender Aufnahmeraum für das Anschlusselement 10 vorgesehen ist, der entweder an das Profil angeformt oder als separates Element mit dem Rahmenprofil verbunden ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Anschlusselemente 10 mit dem Kabel 11 innerhalb des Rahmenprofils 6 angeordnet sind und nicht mehr im Außenbereich des Solarmoduls 1. Vorzugsweise handelt es sich bei den Anschlusselementen und den Kabeln um herkömmlich verwendete Solarkabel wie z. B. ein TYCO^®- oder MULTICONTACT MC-4^®-Solaranschluss-Stecker mit entsprechender Anschlussleitung, da diese sich durch eine einfach zu handhabende Rastverbindung auszeichnen.
Um ein Eindringen von Flüssigkeit oder anderen Stoffen in den Hohlraum des Rahmenprofils 6 zu verhindern, ist eine Dichtung 12 zwischen dem Anschlusselement 10 und der Randfläche der Ausnehmung 9 vorgesehen. Vorteilhafterweise ist die Dichtung 12 ringförmig ausgebildet.
Wie aus 3 (nicht erfindungsgemäß) hervorgeht, befindet sich das Gegenstück 20 eines Anschlusselementes 10 an der entsprechend korrespondierenden Stelle des benachbarten Solarmoduls 100. Die Montage der Solarmodule 1, 100 zu einem Solargenerator ist somit erheblich vereinfacht, da die Solarmodule 1, 100 durch das Zusammenstecken bzw. Verrasten der sich gegenüberliegenden Anschlusselemente 10, 20 miteinander in elektrischen Kontakt gebracht werden. Dies erhöht die Sicherheit der Kontaktierung, da eine fehlerhafte Verkabelung weitgehend ausgeschlossen ist.
In 4 (nicht erfindungsgemäß) ist schematisch der gesamte Rahmen 3 eines Solarmoduls 1 mit vier Anschlusselementen 10, 20 dargestellt, die sich jeweils in den Randbereichen 14 des Rahmens 3 befinden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Anschlusselemente 10 an einer Seite des Solarmoduls als positive Anschlusselemente ausgebildet sind, während die Anschlusselemente 20 an der gegenüberliegenden Seite den negativen Pol bilden.
Um Fertigungstoleranzen des Rahmenprofils 6 oder der Anschlusselemente 10 selbst ausgleichen zu können, ist vorzugsweise eine hier nicht dargestellte Feder vorgesehen, die im Rahmen angeordnet ist und mit dem jeweiligen Anschlusselement 10, 20 verbunden ist. Vorzugsweise ist diese Feder als Druckfeder ausgebildet und wird beim Zusammenschieben der Solarmodule 1, 100 mit einer Kraft beaufschlagt, so dass ein sicherer und stabiler Kontakt der Anschlusselemente 10, 20 miteinander gewährleistet wird.
In der 5 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Anschlusselementes 10 in Form eines Steckers dargestellt, das sich in einer Ausnehmung 9 befindet und mit einem Solarkabel 11 verbunden ist. Die Solarkabel 11 sind jeweils mit einem Anschlusspunkt 15, der vorzugsweise als Klemmleiste am Rahmen 3 des Solarmoduls 1 ausgebildet ist, verbunden. Vorzugsweise befinden sich die Anschlusselemente 10 jeweils in den Eckbereichen 16 des rechteckförmig ausgebildeten Solarmodules 1.
Innerhalb der vorzugsweise als Langloch ausgebildeten, hier lediglich schematisch gezeigten, Ausnehmung 9 sind die Anschlusselemente 10 beweglich angeordnet, so dass sie bei der Montage derart lateral relativ zur Seitenwand verschiebbar sind, dass sie beim Aneinanderfügen von zwei Solarmodulen 1, 100 miteinander in Kontakt gebracht werden können. Die Solarmodule berühren sich dann flächig mit den jeweilig zueinander gerichteten Seitenwänden. Dies ist schematisch in 6 dargestellt.
In 7 ist das Anschlusselement 2 gemäß des Ausführungsbeispiels im Detail dargestellt. Das Anschlusselement 10 ist hier als männlicher Stecker ausgebildet, der über ein Kabel 11 mit dem Anschlusspunkt 2 verbunden ist. Der Stecker 10 bildet mit Anschlusspunkt 15 den positiven Pol. Der Stecker 10 ist nicht fixiert, sondern kann aus dem Langloch 9 herausgezogen werden und dann in ein Anschlusselement in Form eines weiblichen Steckverbindungselements, insbesondere einer Kupplung, eines gegenüberliegenden Solarmoduls gesteckt werden.
Der Montagevorgang der Verbindung von zwei Anschlusselementen 10, 20, die am Rahmen 3 zumindest zunächst nicht fixierbar sind, ist in der 8 schematisch dargestellt. Das als Teil einer Steckverbindung ausgebildete Anschlusselement 10 kann, da es nicht fixiert ist und ferner die Kabelleitung 11 frei beweglich ist, aus der vorzugsweise als Langloch ausgebildeten Ausnehmung 9 herausgezogen werden (8a, 8b). Dies gilt in gleicher Weise für das Anschlusselement 20 auf der gegenüberliegenden Seite des angrenzenden Solarmoduls 100 (8c). Die Anschlusselemente 10, 20 werden somit an ihren Kabeln 11 hängend aus der jeweiligen Ausnehmung herausgezogen und können dann einfach und leicht miteinander verbunden werden, bzw. ineinander gesteckt werden, da es sich zweckmäßigerweise um eine Steckverbindung handelt (8d).
Nach dem Zusammenstecken werden die Anschlusselemente 10, 20 mit ihren Kabeln 11 wieder in die Ausnehmung 9 zurückgeschoben, die Solarmodule 1, 100 werden gleichfalls gegeneinander verschoben, so dass nun die Solarmodule 1, 100 elektrisch miteinander verbunden sind, die Anschlusselemente 10, 20 jedoch weitgehend vom Rahmen 3 abgedeckt sind und die Solarmodule 1, 100 somit bündig aneinandergrenzen (5e). Es kann dabei vorgesehen sein, die Solarmodule 1, 100 nahezu formschlüssig miteinander zu verbinden, oder einen Abstand im Bereich von typischerweise einem Zentimeter vorzusehen.
In einer Weiterentwicklung des Anschlusselementes 10, wie sie in den nicht erfindungsgemäßen 9 und 10 dargestellt ist, kann vorgesehen sein, das Anschlusselement 10 nach der Montage noch zu arretieren. Hierzu kann eine Schraube 17 vorgesehen sein, die innerhalb eines Langlochs 18 verschiebbar angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Ausführungsform nach den 5 bis 8 bietet den Vorteil, dass das Aneinanderfügen der einzelnen Solarmodule 1, 100 vereinfacht ist, wenn aufgrund von Unebenheiten des Untergrundes wie bei einem Dach eine starre Anordnung der Anschlusselemente zu Kontak-tierungsproblemen führt. Zudem ist aufgrund der wechselnden Witterungsverhältnisse mit thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu rechnen, die bei einer flexiblen Verbindung leicht ausgeglichen werden können.
Insgesamt wird durch die Erfindung ein Solarmodul 1 geschaffen, das eine einfachere Montage der Solarmodule 1, 100 ermöglicht. Darüber hinaus sind die Kabelleitungen in dem Rahmenprofil geschützt und damit nicht mehr Witterungseinflüssen ausgesetzt. Dies erhöht die Lebensdauer der Kabel. Zudem haben nun auch Marder kaum noch eine Chance, die Kabel anzunagen, da sie nicht mehr frei zugänglich sind.
Bezugszeichenliste

1: Solarmodul
2: Modulfläche
3: Rahmen
4: Kabelverbindung
5: Verbindungsstecker
6: Rahmenprofil
7: Schenkel
8: Seitenwand
9: Ausnehmung
10: Anschlusselement
11: Solarkabel
12: Dichtung
14: Randbereich
15: Anschlusspunkt
16: Ecke
17: Schraube
18: Langloch
20: Anschlusselement Nr. 2
90: Ausnehmung Nr. 2
100: Solarmodul Nr. 2

Claims

Solarmodul (1) aufweisend – eine Modulfläche (2), – ein Rahmenprofil (6) zur Aufnahme der Modulfläche (2), wobei das Rahmenprofil (6) eine die Modulfläche (2) seitlich umfassende Seitenwand (8) aufweist, – zumindest ein Anschlusselement (10) geeignet zur elektrischen Kontaktierung zumindest eines weiteren Solarmoduls (100), wobei das Anschlusselement (10) jeweils mit zumindest einer Kabelleitung (11) des Solarmoduls (1) elektrisch leitend verbunden ist, – ein weiteres Anschlusselement (20) geeignet zur elektrischen Kontaktierung zumindest eines weiteren Solarmoduls (100), wobei die Anschlusselemente (10, 20) jeweils mit zumindest einer Kabelleitung (11) des Solarmoduls (1) elektrisch leitend verbunden sind, – wobei das Anschlusselement (10, 20) am Ende der Kabelleitung (11) als Stecker oder Kupplung ausgebildet ist, – wobei das Anschlusselement (10, 20) mit der Kabelleitung (11) aus der Ausnehmung (9) heraus verschiebbar ist, – wobei die Seitenwand (8) zumindest eine Ausnehmung (9) zur Durchführung und Aufnahme des Anschlusselementes (10) aufweist, – wobei das Anschlusselement (10, 20) innerhalb der Ausnehmung (9) und relativ zur Ausnehmung (9) verschiebbar ist, – wobei das Anschlusselement (10, 20) vollständig innerhalb des von dem Öffnungsquerschnitt der Ausnehmung (9, 90) nach außen begrenzten Rahmenprofils (6) anordenbar ist, – wobei nach einem elektrischen Verbinden des Anschlusselements (10, 20) mit einem korrespondierenden Anschlusselement (20, 10) jedes Anschlusselement (10, 20) wieder zurück in die entsprechende Ausnehmung (9, 90) verschiebbar ist und – wobei eine Dichtung (12) zwischen dem Anschlusselement (10) und der Randfläche der Ausnehmung (9) vorgesehen ist.
Solarmodul (1) nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmung (9) die Form einer Durchgangsöffnung aufweist, wobei der Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung kreisförmig oder rechteckförmig ausgebildet ist.
Solarmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Anschlusselement (10, 20) und die Kabelleitung (11) zur Leitung eines von Fotovoltaikelementen mindestens eines Solarmoduls (1, 100) zur Verfügung gestellten Gleichstroms geeignet ausgebildet sind.
Solarmodul (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei zumindest ein Anschlusselement (10) einen elektrisch positiven Pol und zumindest ein Anschlusselement (20) einen elektrisch negativen Pol ausbildet.
Solarmodul (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Anschlusselement (10, 20) am Rahmenprofil (6) arretierbar ist, wobei insbesondere ein Arretierungsmittel (17) vorgesehen ist, das in einem Langloch (18) des Rahmenprofils (6) geführt ist.
Solarmodulsystem aufweisend ein Solarmodul (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, ferner aufweisend zumindest ein zweites Solarmodul (100), wobei die Solarmodule (1, 100) flächig nebeneinander, parallel und seitenbündig zueinander angeordnet sind, wobei eine Seitenwand (8) des zweiten Solarmoduls (100) gleichfalls mindestens eine Ausnehmung (90) aufweist, die der Ausnehmung des ersten Solarmoduls (1) gegenüberliegt, wobei die Ausnehmung (90) zur Aufnahme eines korrespondierenden Anschlusselementes (20) versehen ist.
Solarmodulsystem nach Anspruch 6, wobei die Solarmodule (1, 100) an einer Unterkonstruktion fest montierbar sind derart, dass die Seitenwände (8) mit der jeweils mindestens einen Ausnehmung (9, 90) bündig aneinander liegen.
Verfahren zur Montage und Verbindung eines Solarmoduls (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem weiteren Solarmodul (100), aufweisend den Schritt – Bereitstellen eines ersten Solarmoduls (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5; – Bereitstellen eines zweiten Solarmoduls (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5; – Herausziehen der Anschlusselemente (10, 20) der Solarmodule (1, 100) mit ihrer Kabelverbindung (11) aus ihrer Ausnehmung (9); – Verbinden der Anschlusselemente (10, 20) der Solarmodule (1, 100) miteinander; – Zurückschieben der Anschlusselemente (10, 20) und der Kabelverbindung (11) in die Ausnehmungen (9, 90), derart dass die zwei Solarmodule (1, 100) mit ihren die Ausnehmungen aufweisenden Seitenwänden (8) bündig oder mit einem Abstand von weniger als 3 cm aneinandergrenzen.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner mit dem Schritt – Arretieren der Anschlusselemente (10, 20) mit Arretierungsmitteln (17, 18) am Rahmenprofil (6).