DE102013006530A1

DE102013006530A1 - Halterungssystem zur Montage eines Photovoltaikmoduls

Info

Publication number: DE102013006530A1
Application number: DE102013006530.5A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Beck
Original assignee: Adensis GmbH
Current assignee: Jurchen Group De GmbH
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2014-10-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Halterungssystem (1) zur Montage eines Photovoltaikmoduls (6) auf einem Untergrund (8) mittels Bodenstützen (2, 2a, 44, 44a), die einen Auflagekopf (4, 4a, 50, 50a), einen Bodenstützenkörper (22) und eine untergrundseitige Auflagefläche (28, 48) aufweisen, die einem Eindringen der Bodenstützen in den Untergrund (8) entgegenwirkt, wobei die Bodenstützen (2, 2a, 46, 46a) kopfseitige eine in einem Neigungswinkel (α) gegen den Untergrund (8) schräg gestellte Auflageplatte (14, 14', 14a, 14a', 54, 54', 54a, 54a') aufweisen, und wobei die Bodenstützen (2, 2a, 46, 46a) dazu vorgesehen und eingerichtet sind, dass im Montagezustand die Auflageplatten (14, 14', 14a, 14a', 54, 54', 54a, 54a') eines Bodenstützenpaares (2, 2a, 46, 46a) zum Untergrund (8) zueinander vertikal und in Anpassung an das Photovoltaikmodul (6) zueinander horizontal beabstandet sind sowie miteinander zumindest im Wesentlichen fluchten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Halterungssystem zur Montage von Photovoltaikmodulen auf einem Untergrund mittels einer ersten und einer zweiten Bodenstütze.
Bei der Konstruktion von Photovoltaik-Freiflächenanlagen wird in der Regel ein Traggerüst für die Vielzahl von Photovoltaikmodulen (PV-Module) errichtet, welches aus Stützen unterschiedlicher Länge besteht. Auf den Stützen sind Querbalken angeordnet, die sich über die Stützen jeweils 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 PV-Module angepasst ist. Auf den Holmen werden mittels Klammern die eigentlichen gerahmten oder nicht gerahmten PV-Module befestigt.
Die vergleichsweise kurzen Stützen weisen eine Länge von ca. 0,8 Meter bis 1,1 Meter und die vergleichsweise langen Stützen können Längen von 1,5 Meter bis zu 3 Metern oder mehr annehmen. Stützen der bekannten Längen erfordern eine sichere Verankerung im Boden bzw. im Untergrund, was wiederum zusätzliche Kosten in Form von Rammarbeiten oder Einbringung von Fundamenten verursacht. Die vergleichsweise langen, hohen Stützen bieten den Vorteil, dass die PV-Module während der Montage von unten relativ komfortabel frei zugänglich sind. Dies ist insbesondere auch für die spätere Pflege des Geländes, auf dem die Photovoltaikanlage steht, wichtig. Aus Gründen des Umweltschutzes ist dies in der Regel eine begrünte Fläche, die im Sommer regelmäßig gemäht werden muss.
Während in der Vergangenheit der Anteil der Stahl- und/oder Holzkonstruktion des Gerüstes an den Anlagenkosten ca. 10 Prozent betragen hat, ist derzeit ein Anteil an den Gesamtkosten von 20% bis 30% für die Unterkonstruktion anzusetzen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache und damit kostengünstige Unterkonstruktion für eine PV-Freiflächenanlage anzugeben, die insbesondere für eine Bauweise geringer Höhe geeignet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. In einer alternativen Formulierung des Erfindungsgedankens ist ein Halterungssystem zur Montage eines Photovoltaikmoduls auf einem Untergrund mittels Bodenstützen vorgesehen, die einen Auflagekopf, einen Bodenstützenkörper und eine untergrundseitige Untergrundfläche aufweisen, die einem Eindringen der Bodenstützen in den Untergrund entgegenwirkt, wobei die Bodenstützen kopfseitig eine in einem Neigungswinkel gegen den Untergrund schräg gestellte Auflageplatte aufweisen, und wobei die dazu vorgesehen und eingerichtet sind, dass im Montagezustand die eines zum Untergrund zueinander vertikal und in Anpassung an das Photovoltaikmodul zueinander horizontal beabstandet sind sowie miteinander zumindest im Wesentlichen fluchten.
Hierzu ist vorgesehen, dass die Bodenstützen kopfseitig eine in einem Neigungswinkel gegen den Untergrund schräg gestellte Auflageplatte aufweisen, und dass die Bodenstützen dazu vorgesehen und eingerichtet sind, dass im Montagezustand die Auflageplatten eines Bodenstützenpaares zum Untergrund zueinander vertikal und in Anpassung an das vorzugsweise gerahmte Photovoltaikmodul zueinander horizontal beabstandet sind sowie miteinander zumindest im Wesentlichen fluchten. Dadurch ist eine einfache und materialsparende Anordnung auch für geringe Montagehöhen bereitgestellt, die durch eine erforderliche Anzahl von Stüztenpaaren mit jeweils zwei freistehenden Bodenstützen gekennzeichnet ist.
Der Erfindung geht von der Überlegung aus, dass aufgrund moderner Robotertechnik automatische Rasenmäher verfügbar sind, die selbstständig Rasenflächen mähen und dabei Hindernissen ausweichen und somit auch bei PV-Anlage mit einer Vielzahl von Bodenstützen einsetzbar sind, zwischen denen ein begraster Untergrund gemäht und somit zuverlässige gepflegt werden kann.
Die Auflageplatten sind mittels einer Anbindung mit den Bodenstützen montagetechnisch gekoppelt. Für die Anbindung ist es beispielsweise denkbar, dass die Bodenstützen eine Gewindebohrung im Bereich ihres Auflagekopfes aufweisen, und die Auflageflächen entweder direkt oder mittels einer gelenkartigen Anbindungsstruktur in die Gewindebohrung einschraubbar sind. Durch die Trennung von Stützelement und Auflageplatte bzw. Auflagefläche ist es vorteilhaft und einfach ermöglicht, einerseits die Stützelemente möglichst einheitlich und einfach herzustellen, und andererseits durch Austausch oder Variation der Auflageplatten beziehungsweise deren Neigung eine möglichst hohe Flexibilität bei der Montage der PV-Module zu erreichen. Dadurch ist eine besonders kostengünstige und zeitsparende Montage auch großflächiger PV-Anlagen ermöglicht.
In einer geeigneten Ausführung ist der Bodenstützenkörper durch ein Trägerelement gebildet, welches einen insbesondere U-förmigen Querschnitt aufweist. In dieser Ausführung ist der horizontale U-Schenkel beispielsweise als Auflageplatte ausgeführt. Durch den U-förmigen Querschnitt ist diese Ausführung einerseits stabil und andererseits materialsparend. Diese Ausführungsvariante ist besonders vorteilhaft für PV-Anlagen, die auf relativ weichen Flachdächern beziehungsweise Bitumendächern montiert werden.
In einer ebenso geeigneten alternativen Ausführung ist der Bodenstützenkörper ein Stab. In dieser Ausführung sind die Bodenstützen insbesondere in den Untergrund eingerammte Stützpfosten, die gegenüber den in allen Richtungen einwirkenden Windlasten eine besonders hohe Standsicherheit gewährleisten. Die Stützpfosten können beispielsweise als ein Spritzgussteil aus Kunststoff oder als Gussteil aus einem Metall gefertigt sein. Die Stützpfosten können weiterhin beispielsweise hohlzylinderartig aufgebaut sein, um die Materialkosten weiter zu reduzieren.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind im Montagezustand die Anbindungsstellen zwischen der jeweiligen Auflageplatte und dem jeweiligen Bodenstützenkörpers einer ersten Bodenstütze und der zweiten Bodenstütze des Bodenstützenpaares gemäß der Beziehung a_v2 = a_v1 + a_h·tanα beabstandet. Hierbei ist α der Neigungswinkel, a_v1 der vergleichsweise geringe vertikale Abstand der Anbindungsstelle der ersten Bodenstütze zum Untergrund, a_v2 der vergleichsweise große vertikale Abstand der Anbindungsstellen der zweiten Bodenstütze zum Untergrund und a_h der horizontale Abstand zwischen den Anbindungsstellen des Bodenstützenpaares.
Durch die einfache geometrische Beziehung ist sichergestellt, dass die PV-Module stets in einer möglichst niedrigen Montagehöhe sowie in der richtigen Position und Ausrichtung montierbar sind. So ist es beispielsweise möglich, dass bei einer Montagestelle der horizontale Abstand zwischen den Anbindungsstellen des Stützelementpaares variiert werden muss, beispielsweise zur Montage von größeren und/oder mehreren PV-Modulen, was durch eine entsprechende Anpassung eines oder beider vertikalen Abstände korrigiert werden kann. Hierdurch erhöht sich vorteilhaft die Flexibilität des Haltesystems.
Der Winkel α dient nicht lediglich zur Einstellung einer günstigen Neigung und Ausrichtung der PV-Module zur Sonne, sondern soll vielmehr sicherstellen, dass eine Selbstreinigung der Module durch Regen und gegebenenfalls ein Abgleiten einer Schneedecke stattfinden. Die unterschiedlichen Höhen, auf denen sich die Auflageplatten nach der Montage befinden, können beispielsweise über ein unterschiedlich tiefes Einrammen der ersten Bodenstütze im Vergleich zur zweiten Bodenstütze erreicht werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Auflageplatte einer ersten Bodenstütze für den Rand eines oder mehrerer Photovoltaikmodule vorgesehen, die an gegenüberliegenden Seiten jeweils eine unter dem Neigungswinkel nach oben weisende Abkantung aufweist, und dass am oberen Ende der zweiten Bodenstütze des Paares eine Auflageplatte für den Rand eines oder mehrerer PV-Module vorgesehen ist, die an gegenüberliegenden Seiten jeweils eine unter dem Winkel nach unten weisende Abkantung aufweist.
Unter einer Auflageplatte wird dabei jedes Aufnahmeelement verstanden, dass für ein Aufliegen des Rahmens des gerahmten Moduls oder des Befestigungselements, wie z. B. einer Klammer, des ungerahmten Moduls geeignet ist. Dies kann insbesondere ein vorzugsweise galvanisiertes Blech sein oder auch ein Drahtgerüst, eine geformte Kunststoffplatte oder ein Rahmen aus Profilleisten. Wichtig ist, dass die Auflageplatte zwei Abkantungen oder geeignet abgewinkelte oder abgebogene Teile umfasst, auf denen die Modulrahmen unter einem vorgebbaren Winkel zum Untergrund montiert werden können. Das Aufnahmeelement kann dabei Teil eines größeren, weiteren Bauteils der Bodenstütze sein, oder im Falle einer Bodenstütze aus einem Stück, lediglich ein Bereich des einteiligen Stücks. Dabei umfasst eine Eignung zur Auflage des Rahmens eines gerahmten Moduls implizit die Eignung zur Befestigung eines Montageelements wie die genannte Modulklammer oder auch die rückseitige Modulschiene bei Photovoltaikmodulen mit Backrail.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist der Bodenstützenkörper ein Stab. Ist die Untergrundfläche in zweckmäßiger Ausgestaltung ein Teller, so ist an dessen Unterseite geeigneterweise ein in den Untergrund eintreibbarer Dorn, insbesondere in Form einer zugespitzten Verlängerung des Stabes, angeordnet.
Unter einem Teller wird eine konstruktive Maßnahme verstanden, die ein ungehindertes Eindringen des Stabes in den Untergrund verhindert. Es kann also ein flächiges Blech oder eine Betonscheibe oder allgemein ein Bauteil sein, das flügelartige Stege nach Art eines Skistockes aufweist und ein ungewünschtes oder ungewollt tiefes Eindringen in den Untergrund verhindert.
Unter Stab wird ein längliches Bauteil verstanden, wie z. B. eine massive Stange, ein Vierkantrohr oder ein Rundrohr, das geeignet ist, den Teller starr mit der Auflageplatte zu verbinden.
Unter Abkantung wird jede Art von Richtungsänderung der Fläche der Auflageplatte verstanden. Eine nach oben weisende Abkantung hat dabei eine schräg aufwärts verlaufende Fläche, und eine nach unten weisende Abkantung hat eine schräg abwärts verlaufende Fläche zur Folge. Die Abkantung selbst kann eine klare Kante sein, aber auch eine Rundung oder jede andere geeignete Form, die die gewünschte Richtungsänderung der Auflageplatte zur Folge hat. Dabei kann auch ein zusätzliches Bauteil, beispielsweise ein angesetzter Blechstreifen, eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen bieten insbesondere den Vorteil, dass schwere Bauelemente der klassischen Unterkonstruktionen wie Stützen, Querbalken und Holme entfallen und ersetzt werden durch eine Vielzahl von leichten und besonders handlichen Bodenstützen.
Dies ermöglicht es, den Abstand zwischen der Auflagefläche und der Auflageplatte zwischen 30 cm und 100 cm, insbesondere zwischen 40 cm und 80 cm, und besonders bevorzugt zwischen 50 cm und 60 cm auszulegen. Die Stützen für die PV-Module sind damit im Vergleich zum Stand der Technik relativ kurz, was den Materialaufwand verringert. Durch die geringe Bauhöhe kann auftretender Wind die Unterkonstruktion nicht derart unterfahren und entsprechend hohe Auftriebskräfte unter den PV-Modulen erzeugen, wie es bei vergleichsweise hoch platzierten PV-Modulen der Fall ist. Die PV-Module bieten daher kaum Angriffsfläche für Wind.
Deswegen ist es ausreichend, dass die Auflagefläche als ein Teller ausgeführt ist, wobei an der Unterseite des Tellers ein in das Gelände eintreibbarer Dorn angeordnet ist, der insbesondere durch eine zugespitzte Verlängerung des Stabes gebildet wird. Der Dorn verhindert ein laterales Verrutschen der Bodenstütze und bietet zugleich einen Beitrag, einer durch Wind bedingten Auftriebskraft entgegen zu wirken. Der Auftriebskraft wird aber im Wesentlichen durch das Eigengewicht der montierten PV-Module begegnet, das ein Abheben der Bodenstütze vom Gelände verhindert.
Zusätzlich oder alternativ zum Dorn kann die Unterseite der Auflagefläche mit einer Antirutschstruktur versehen sein, wobei dann auf den Tellern ein Belastungsgewicht vorgesehen sein sollte. Das Belastungsgewicht kann auch nur in Zusammenhang mit dem Dorn ohne Antirutschstruktur vorgesehen sein, falls das Eigengewicht der PV-Module nicht ausreicht, um zusammen mit dem Rückhalteeffekt des Dorns größer als die zu erwartenden Auftriebskräfte zu sein. Als Antirutschstruktur kommt zum Beispiel eine geriffelte Unterseite der Teller, eine Unterseite mit Spikes oder dergleichen infrage.
Um die Bodenstützen konstruktiv möglichst einfach und kostengünstig zu gestalten, ist es vorteilhaft, wenn der Stab rund ist und zumindest im oberen Teilbereich ein Außengewinde aufweist, welches mit einem zentralen Loch mit Innengewinde fluchtet, welches zwischen den jeweils gegenüberliegenden Abkantungen der Auflageplatte angeordnet ist. Der Zwischenteil zwischen den Abkantungen der Auflageplatte ist dabei im Montagezustand im Wesentlichen parallel zum Gelände angeordnet, so dass der Stab in Richtung der Normalen bezüglich des horizontalen Zwischenteils der Auflageplatte weist. Das gleiche gilt für den unteren Teilbereich des Stabes, der ebenfalls zumindest dort ein Außengewinde aufweist, welches mit einem zentralen Loch mit Innengewinde fluchtet, welches im Zentrum des Tellers angeordnet ist. Beide Teilbereiche jeder Bodenstütze dienen dazu, auch im Anschluss an ein Planieren des Untergrunds möglicherweise verbliebene Unebenheiten im Gelände auszugleichen. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, eine gleichmäßige Anordnung der PV-Module in einer Ebene (abgesehen vom beabsichtigten Winkel zum Gelände) zu erzielen.
Die unterschiedlichen Höhen der beiden Bodenstützen über Geländeniveau kann über verschieden lange Stäbe erzielt werden. Alternativ ist auch eine gleiche Länge der Stäbe möglich, wobei dann die eine Bodenstütze des Paares tiefer in den Boden eingeschlagen wird als die andere Bodenstütze des Paares. Über die Stabbereiche mit Außengewinde können dann die Niveaus des Tellers und der Auflageplatte derart eingestellt werden, dass die gewünschte Höhendifferenz zwischen den beiden Auflageplatten des Paares vorliegt.
Etwaige ungleichmäßige Absenkungen der Bodenstützten werden dadurch kompensiert, dass die Auflageplatten aus einem biegsamen Material gefertigt sind, so dass eine durch unterschiedliches Absacken der Bodenstützen in das Gelände hervorgerufene Torsion innerhalb der Auflageplatten abgefangen wird. Die Torsion kann zwar auftreten, führt jedoch gegebenenfalls nicht zu hohen mechanischen Spannungen in den Auflageplatten, da derartige Spannungen infolge des Verbiegens umgangen werden. Als biegsame Auflageplatte ist insbesondere ein Federstahlblech, eine Scheibe aus Kunststoff, wie z. B. Teflon, ein aufgrund seiner geringen Stärke biegsames Metallblech oder dergleichen geeignet.
Für die Befestigung der gerahmten PV-Module ist die durch jede Abkantung gebildete Seitenfläche mit einem Gewindeloch für die Befestigung einer Modulklammer und mit einem nach oben weisenden Zentrierstift versehen, der im montierten Zustand in eine kongruente Aussparung im Rahmen des PV-Moduls eingreift. Anstelle des Zentrierstiftes oder zusätzlich zum Zentrierstift kann auch ein Montagehilfsstift zu Anwendung kommen.
In einer geeigneten Ausführung weisen die Auflageplatten jeweils eine Haltestruktur auf, welche im Montagezustand mit einer komplementären Gegenstruktur an der Unterseite des PV-Moduls verzahnt. Die Haltestruktur und die Gegenstruktur sind in einer geeigneten Ausführungsform etwa sägezahnartig ausgeführt, sodass eine abrutschsichere Befestigung der PV-Module auf den Auflageflächen einfach und sicher realisierbar ist.
In einer geeigneten Weiterführung sind die Auflageplatten einerseits und die Unterseite der PV-Module andererseits nicht lösbar mittels eines Klebers verbunden, oder die PV-Module sind auf den Auflageplatten formschlüssig und zerstörungsfrei klemmfixierbar. Dadurch ist beispielsweise mit einem Clip-, Klett-, Schnapp- oder Druckknopfverschluss ein schnelles und werkzeugloses montieren der PV-Module ermöglicht. Eine Klebeverbindung ermöglicht eine gleichmäßigere Spannungsverteilung und Kraftübertragung auf die Eckbereiche und Kanten der PV-Module sowie eine Gewichts- und Kostenersparnis. Die Klebeverbindung kann insbesondere nach Art einer Bewegungs-, Dehn- oder Dilatationsfuge ausgeführt sein, um die Gefahr von Spannungsrissen der PV-Module aufgrund auftretender Torsionskräfte zu verringern.
In einer zweckmäßigen Ausführung weisen die Auflageplatten zum Schutz der Kanten der PV-Module und zu deren rutschsicherer Befestigung in mindestens einem Eckbereich ein Polster auf. Dadurch werden die Ecken eines montierten PV-Moduls bei Krafteinwirkung, beispielsweise während der Montage oder Wartung, auf die Photovoltaikmoduloberfläche entlastet. Das Polster ist geeigneterweise aus einem Material gefertigt, insbesondere einem elastischen Gummimaterial, welches weicher ist als das Material der Auflagefläche und/oder der Photovoltaikmodulunterseite. In einer zusätzlichen oder alternativen Ausgestaltungsform ist es beispielsweise denkbar, dass die gesamte Oberfläche der Auflageflächen zusätzlich mit einem weichen, flexiblen Material beschichtet oder belegt ist.
Für kleinflächige PV-Anlagen, wie sie beispielsweise bei Bitumendächern zum Einsatz kommen, können die Auflageflächen aus Gründen der Sturmsicherheit mit kostengünstigen Gewichten wie beispielsweise Beton beschwert sein, so dass eine kraftschlüssige Standsicherheit sichergestellt ist. Dadurch ist es nicht erforderlich, die Dachhaut zu durchbohren, wodurch Probleme hinsichtlich erforderlicher und/oder zuzusichernder Dichtheit vorteilhaft vermieden werden. Bevorzugt weist der Teller eine Gewindebohrung oder eine versenkte Mutter an der Tellerunterseite auf, in die das Gewinde der Bodenstützen einschraubbar ist. Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, eine Kontermutter auf der Telleroberseite anzuordnen.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Rand des Tellers schalenartig nach oben gebogen. Dadurch ist eine kippbare Lagerung des Haltesystems realisiert, welche vorteilhaft und einfach die Sturmsicherheit verbessert. Hierbei wird die Betriebslage der PV-Module durch ein leichtes Übergewicht mittels der Beschwerung gehalten. Bei einer starken Windlast können sich die PV-Module durch die auftretenden Auftriebskräfte selbstständig aus dem Wind drehen bzw. neigen, wodurch ein einfacher und kostengünstiger Sturmschutz realisiert ist.
Für großflächige PV-Anlagen können die Paare von Bodenstützen auf verschiedene Weise zur Bildung eines Stützenfeldes für die Bestückung mit Solarmodulen angeordnet werden. Gemäß einer ersten bevorzugten Art ist vorgesehen, dass die ersten Bodenstützen und die zweiten Bodenstützen jeweils eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Reihen bilden, wobei sich zwischen zwei Reihen von ersten Bodenstützen eine Reihe von zweiten Bodenstützen befindet. Die Bodenstützen von Reihen verschiedener Länge stehen sich jeweils auf gleicher Höhe gegenüber, also unmittelbar nebeneinander. So dient die Auflageplatte jeder Bodenstütze zum Abstützen von zwei gerahmten Kanten an beliebiger Stelle des Modulrandes eines PV-Moduls. Eine der abgekanteten Teilflächen dient zur Aufnahme eines ersten PV-Modulrandes und die andere Teilfläche dient zur Aufnahme eines Rahmenrandes eines benachbarten PV-Modulrandes. Der Abstand zwischen Bodenstützen gleicher Länge beträgt dann z. B. eine halbe Modulbreite, so dass zwischen zwei benachbarten Stützen etwa eine halbe Modulbreite vorliegt und links bzw. rechts von je einer der benachbarten Bodenstützen ein Viertel einer Modulbreite über die Bodenstütze herausragt. Bei dieser Anordnung der Bodenstützen ist es auch denkbar, den Abstand der Bodenstützen an die Breite des verwendeten PV-Moduls anzupassen. Dadurch kann jede Auflageplatte vier Ecken von im Viereck angeordneten PV-Modulen aufnehmen, nämlich je eine Ecke pro PV-Modul.
Die zweite bevorzugte Art der Bodenstützenanordnung sieht vor, dass die Reihen mit ersten Bodenstützen versetzt sind zu den Reihen mit zweiten Bodenstützen, so dass bei montierten PV-Modulen – mit Ausnahme der randseitigen PV-Module – jedes PV-Modul an insgesamt drei Auflageplatten befestigt ist. Die jeweils kürzeren Bodenstützen sind dabei derart angeordnet, dass der Abstand zwischen Bodenstützen gleicher Länge dann z. B. eine halbe Modulbreite beträgt. Somit liegt zwischen zwei benachbarten Stützen etwa eine halbe Modulbreite vor und links bzw. rechts von je einer der benachbarten Bodenstützen ragt ein Viertel einer Modulbreite über die Bodenstütze hinaus. Auch hier ist der Abstand derart wählbar, dass die untere Kante jedes PV-Moduls an seinen beiden Ecken auf eine der Bodenstützen kleinerer Länge aufliegt. Im Ergebnis wird der untere Rahmenrand von zwei Auflageplatten abgestützt. Dies ist vorteilhaft, um die höhere Last auf dem unteren Rand im Vergleich zu der Last auf dem höher liegenden Rand abzufangen.
Der Versatz der längeren Bodenstützen gegenüber den kürzeren Bodenstützen ist derart zu bemessen, dass jede Bodenstütze mit größerer Länge jeweils etwa in der Mitte eines PV-Modulrandes liegt. Dadurch wird der obere Modulrand nur von einer einzigen Bodenstütze in der Mitte des Modulrandes abgestützt. Das PV-Modul wird somit an drei Punkten abgestützt, nämlich an zwei Stützpunkten am unteren Rand und an einem Stützpunkt am oberen Rand.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 perspektivisch eine erste Anordnung von gerahmten Photovoltaikmodulen auf mehreren Paaren von Bodenstützen,
1a die Anordnung gemäß der 1 in Aufsicht,
2 perspektivisch eine zweite Anordnung von Photovoltaikmodulen auf mehreren Paaren von Bodenstützen,
2a die Anordnung gemäß 2 in Aufsicht,
3 den oberen Bereich einer ersten Bodenstütze eines Paares,
4 den oberen Bereich einer zweiten Bodenstütze eines Paares,
5 eine Schnittdarstellung des unteren Bereichs einer Bodenstütze in einer ersten Ausführung,
6 in einer Darstellung gemäß 5 eine zweite Ausführung des unteren Bereichs einer Bodenstütze,
7 in einer Darstellung gemäß 5 eine dritte Ausführung des unteren Bereichs einer Bodenstütze,
8 eine Schnittdarstellung eines freistehend montierten Photovoltaikmodul auf einem Untergrund,
9 in Aufsicht eine Auflageplatte mit Polstern,
10 perspektivisch eine Anordnung von Photovoltaikmodulen gemäß 1 auf mehreren Paaren von Trägersystemen,
10a eine Schnittdarstellung einer ersten Bodenstütze gemäß 10,
10b eine Schnittdarstellung einer zweiten Bodenstütze gemäß 10,
11 eine Anordnung eines Montagehilfsstiftes auf einer Auflageplatte,
12 perspektivisch eine Anordnung von ungerahmten Photovoltaikmodulen auf mehreren Paaren von Stützen,
12a die Anordnung der 12 in Aufsicht,
13 ein Paar von Bodenstützen mit einer stumpfen Pyramidenform,
14 ein Paar von Bodenstützen mit einer auf den Kopf gestellten stumpfen Pyramidenform,
15 ein Paar von Blechkörpern mit dachseitigen Auflageflächen,
16 ein Paar von Pyramiden mit kopfseitig je einem die Auflageflächen bildenden Stützelement,
17 ein Paar von Bodenstützen mit einem Drahtgerüst als Grundkörper,
18 ein Paar von kugelförmigen Bodenstützen mit teilweise in den Untergrund eingebettetem Kugelsegment, und
19 ein Paar von langgestreckten Tragplatten mit Auflageflächen für rahmenlose PV-Module.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Haltevorrichtung (Haltesystem) 1 für eine Photovoltaikanlage. In den 1 und 1a werden eine erste und eine zweite Bodenstütze 2 bzw. 2a als Paar bezeichnet. Jede Bodenstütze 2, 2a umfasst an seiner Oberseite OB oder seinem oberen Bereich OB eine Auflageplatte 4, 4a für Photovoltaikmodule (PV-Module) 6. Die PV-Module 6 sind randseitig mit einem Rahmen (nicht gezeigt) versehen. Die Bodenstützen 2, 2a werden an ihrer Unterseite UB oder ihrem unteren Bereich UB auf einem Untergrund 8 derart montiert, dass deren zugehörige Auflageplatten 4, 4a auf einem unterschiedlichen Niveau und die PV-Module 6 unter einem gewünschten Winkel α zum Untergrund 8 ausgerichtet sind.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich die Auflageplatte 4 der ersten Bodenstütze 2 niedriger über dem Untergrund 8, also in geringerem vertikalen Abstand zum Untergrund 8 als die Auflageplatte 4a der zweiten Bodenstütze 2a. Der Winkel α dient nicht zur Einstellung einer günstigen Neigung der PV-Module 6 zur Sonne, sondern soll sicherstellen, dass eine Selbstreinigung der Module 6 durch Regen und gegebenenfalls ein Abgleiten einer Schneedecke stattfinden. Die unterschiedlichen Höhen, auf denen sich die Auflageplatten 4, 4a nach der Montage befinden können, können beispielsweise über ein unterschiedlich tiefes Einschlagen der Bodenstütze 2 im Vergleich zur Bodenstütze 2a erreicht werden.
In dieser ersten Ausführungsform stützt die jeweilige Auflageplatte 4, 4a jeweils vier Ecken von vier an den Ecken gegeneinander geführten Photovoltaikmodulen 6 ab. Bei einem vergleichsweise großen Feld bzw. einer entsprechend großen PV-Anlage von mehreren Hundert PV-Modulen 6 liegen dann im Ergebnis mehrere, durch einen ersten Pfeil 10 gekennzeichnete Reihen von ersten Bodenstützen 2 vor, die sich mit durch einen zweiten Pfeil 10a gekennzeichneten Reihen von zweiten Bodenstützen 2a abwechseln. Die an gleicher Stelle in der jeweiligen Reihe 10, 10a stehenden Bodenstützen 2, 2a stehen den Bodenstützen 2, 2a der benachbarten Reihe 10, 10a direkt gegenüber. Diese unversetzte Anordnung von Bodenstützen 2, 2a ist aus der 1a vergleichsweise deutlich zu erkennen. In 1a ist beispielhaft lediglich ein Photovoltaikmodul 6, sowie ein Bodenstützenpaar 2, 2a mit Bezugszeichen versehen.
In den 2 und 2a ist eine ähnliche Anordnung mit dem Unterschied gezeigt, dass die Auflageplatten 4a der zweiten Bodenstützen 2a nicht an den Ecken der abgestützten Photovoltaikmodule 6 ansetzen, sondern in der Mitte des gerahmten Randes. Die zweiten Bodenstützen 2a sind dabei diejenigen mit der Auflageplatte 4a auf höherem Niveau. Die ersten Bodenstützen 2, deren Auflageplatten 4 auf dem tieferen Niveau angeordnet sind, sind analog zur 1 an den Ecken der Photovoltaikmodule 6 platziert. Es ergibt sich somit eine Dreipunktlagerung für jedes Photovoltaikmodul 6, die eine mechanisch weitgehend spannungsfreie Belastung für die Ecken der Glasscheiben der Photovoltaikmodule 6 bei z. B. ungleich verteilter Schneelast mit sich bringt.
Im Ergebnis liegen wiederum zwei Arten von Reihen 10, 10a an ersten bzw. zweiten Bodenstützen 2, 2a mit unterschiedlich gerichteten Abkantungen vor, wie nachfolgend anhand der 3 und 4 näher erläutert, die parallel zueinander verlaufen. Abweichend von der Anordnung gemäß 1 liegen die Bodenstützen 2 an gleicher Stelle in einer Reihe 10 nicht den Bodenstützen 2a der benachbarten Reihe 2a gegenüber. Es liegt also ein Versatz V vor, der im Wesentlichen der halben Breite eines Photovoltaikmoduls 6 entspricht.
In 3 ist der obere Bereich OB der ersten Bodenstütze 2 mit seiner Auflageplatte 4 gezeigt. Die Auflageplatte 4 weist zwei Abkantungen 12, 12' auf, durch welche bei der Auflageplatte 4 zwei Auflageflächen 14, 14' gebildet werden. Die Abkantungen 12, 12' sind nach oben gerichtet, das heißt, dass auch die Auflageflächen 14, 14' nach oben weisen, vorzugsweise mit dem Winkel α zur Horizontalen, der die gewünschte Neigung der Photovoltaikmodule 6 zum Untergrund 8 festlegt.
Die Auflageplatte 4 der gezeigten Bodenstütze 2 ist für die Abstützung von jeweils einer Ecke von vier aneinandergrenzenden Photavoltaikmodulen 6 ausgeführt, von denen die hinteren zwei eingezeichnet sind. Zu deren Befestigung dienen zwei Modulklammern 16, die jeweils das Verklemmen von zwei Photovoltaikmodulen 6 übernehmen. Jede Modulklammer 16 weist in deren Grund oder Boden eine Bohrung auf (nicht sichtbar) durch welche eine Schraube 18 oder ein Gewindestift mit der Auflagefläche 14 fest verbunden werden kann, um die Modulklammer 16 an der Auflagefläche 14, 14' zu fixiert. Für diese Befestigung ist die Auflageplatte 4 vorzugsweise mit zwei Einnietmuttern versehen, von denen jeweils eine etwa im Zentrum der jeweiligen Auflagefläche 14, 14' angeordnet ist. Anstelle der Einnietmuttern kann auch ein Loch mit Innengewinde vorgesehen sein, in welches die Schraube 18 eindrehbar und verspannbar ist.
Für die Lagefixierung jedes Photovoltaikmoduls 6 auf der Bodenstütze 2 sind jeweils zwei Zentrierstifte 20 vorgesehen. Von den insgesamt acht Zentrierstiften 20 sind vier in 3 unsichtbar, da diese von den bereits montiert gezeigten Photovoltaikmodulen 6 verdeckt werden. Die vier sichtbaren Zentrierstifte 20 sind für die beiden vorderen, noch zu montierenden Photovoltaikmodule 6 vorgesehen.
Die ersten Bodenstützen 2 weisen jeweils einen Stab 22 auf, der eine Gewindestange sein kann oder aber zumindest in seinem oberen Bereich mit einem Außengewinde 24 versehen ist. Auf dem Außengewinde 24 sind zwei Muttern 26, 26' vorgesehen, wobei die erste Mutter 26 unterhalb der Auflageplatte 4 angeordnet ist und diese gegen ein Verrutschen nach unten sichert. Die obere Mutter 26' verspannt zusammen mit der unteren Mutter 26 die Auflageplatte 4 fest am Stab 22.
4 zeigt einen Typ der zweiten Bodenstütze 2a, wie diese für die Anordnung in der Mitte des gerahmten Randes des Photovoltaikmoduls 6 vorzusehen ist. Gleiche Teile sind mit dem Zusatz „a” zur Kenntlichmachung versehen, das es sich um die zweite Bodenstütze 2a handelt. Die zweite Bodenstütze 2a ist diejenige, deren Auflageplatte 4a auf einem höheren Niveau liegt als die Auflageplatte 4 der ersten n Bodenstützen 2. Entsprechend sind in Abänderung zu der in 3 gezeigten Bodenstütze 2 die Abkantungen 12a, 12a' bei der zweiten Bodenstütze 2a unter dem Winkel α nach unten gerichtet. Die durch die Abkantungen 12a, 12a' gebildeten Auflageflächen 14a und 14a' weisen also nach unten hin zu den komplementären Auflageflächen 14, 14' der ersten Bodenstütze 2, so dass alle Auflageflächen 14, 14a, die dasselbe Photovoltaikmodul 6 halten, in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Auch bei den Auflageplatten 4a der zweiten Bodenstütze 2a ist ein entsprechender Zentrierstift 20 vorgesehen, um das Photovoltaikmodul 6 in eine ausgerichtete Position zu halten. Die Modulklammern 16 sind aus Gründen der Massenfertigung dieselben, wie die für die Vier-Ecken-Befestigung nach der 3. Aus Gründen der Kostenersparnis kann es gegebenenfalls zweckmäßig sein, den nicht benutzen Steg, der ansonsten für das Verklemmen eines weiteren Moduls 6 dient, wegzulassen, da dieser bei der hier vorliegenden mittigen Positionierung der Klammer 16 am Modulrand nicht benötigt wird.
Im Ergebnis sind bei der ersten Bodenstütze 2 des Paares die zugehörige Auflageplatte 4 mit zwei sich gegenüberliegenden und nach oben abgekanteten Auflageflächen 14, 14' versehen, und bei der zweiten Bodenstütze 2a des Paares sind die Auflageplatte 4a mit zwei sich gegenüberliegenden und nach unten abgekanteten Auflageflächen 14a, 14'a versehen.
In 5 ist eine erste Ausführungsform für die Art der Befestigung des unteren Bereichs UB der Bodenstützen 2, 2a im Untergrund dargestellt. Es ist nur der untere Bereich der Bodenstütze 2, 2a mit dem unteren Teil des Stabes 22, 22a gezeigt, was durch eine Schnittlinie angedeutet ist. Auch hier ist ein Teilbereich mit einem Außengewinde 24 versehen, sofern der Stab 22 als Ganzes keine Gewindestange ist. Auf dem Außengewinde 24 ist ein Teller 28 aufgeschraubt, der hierzu ein zentrales Loch mit einem zum Außengewinde 24 des Stabbereichs komplementären Innengewinde aufweist. Über die vertikale Stellung des Tellers 28 wird die über dem Teller 28 liegende freie Länge des Stabes 22 definiert. Damit wird automatisch das Niveau des oberen Außengewindes 24, an welchem die Auflageplatten 4, 4a angebracht sind, bestimmt. Soll das Niveau tiefer liegen, muss der Stab 22 lediglich tiefer in den Untergrund 8 eingetrieben werden. Das Ende des Stabes 22 wird von einer Spitze oder einem Dorn 30 gebildet, der das Eintreiben erleichtert.
6 zeigt eine Variante hierzu, bei der anstelle des Dorns 30 (oder auch zusätzlich zu diesem) die Unterseite des Tellers 28 mit einer Antirutschstruktur, wie beispielsweise einer Vielzahl an Spikes 32 versehen ist. Um einen höheren Anpressdruck zu erreichen, als dieser durch das Eigengewicht der Bodenstütze 2, 2a mit der Last der Photovoltaikmodule 6 vorliegt, kann es zweckmäßig sein, ein zusätzliches Belastungsgewicht 34 auf der Oberseite des Tellers 28 zu platzieren.
In 7 ist eine weitere alternative Ausführung dargestellt. Der Teller 28 ist in dieser Ausführung an seinen Rändern schalenartig nach oben gebogen, wodurch eine kippbare Lagerung des Haltesystems 1 realisiert ist. Das Außengewinde 24 des Stabes 22 greift in ein zentrales Loch des Tellers 28 ein und ist an seinem untergrundseitigen Ende, das heißt auf der Tellerunterseite mit einer Haltemutter 36 verschraubt. Für einen betriebssicheren Halt ist auf der Telleroberseite eine Kontermutter 38 auf das Außengewinde 24 geschraubt, sodass der Teller 28 kraftschlüssig mittels der Haltemutter 36 und der Kontermutter 38 am Stab 22 gehalten wird.
In 8 ist die geometrische Beziehung zwischen dem Neigungswinkel ☐. dem vergleichsweise geringen vertikalen Abstand a_v1 der Anbindungsstelle der ersten Bodenstütze 2 zum Untergrund 8, dem vergleichsweise große vertikalen Abstand a_v2 der Anbindungsstellen der zweiten Bodenstütze 2a zum Untergrund 8 und dem horizontalen Abstand a_h zwischen den Anbindungsstellen des Bodenstützenpaares veranschaulicht. Die Bodenstützen 2, 2a der Reihen 10, 10a sind einerseits in deren horizontalem Abstand a_h, und andererseits in deren vertikalem Niveaus a_v1 und a_v2 derart bemessen, dass die Beziehung gilt: a_v2 = a_v1 + a_h·tanα.
Die Auflageplatten 4, 4a sind in der in 8 dargestellten Ausführung mit einer sägezahnartigen Haltekontur 40, 40a versehen, welche im Montagezustand in eine komplementäre Gegenkontur 42, 42a an der Unterseite eines montierten Photovoltaikmoduls 6 eingreifen und dadurch einen rutschsicheren Halt realisieren.
9 zeigt in Aufsicht die Auflageplatten 4, 4a in einer Ausführung mit vier Polstern 44, die in jeweils einem Eckbereich der im Wesentlichen quadratischen Auflageplatte 4, 4a angeordnet sind. Die Polster 44 sind als ein weiches und elastisches Kunststoffkissen ausgeführt. Dadurch werden die Ecken eines montierten Photovoltaikmoduls 6 bei Krafteinwirkung, beispielsweise während der Montage oder Wartung, auf die Photovoltaikmoduloberfläche entlastet.
In den 10, 10a und 10b ist ein drittes Anordnungsbeispiel gezeigt, wobei die Bodenstützen 2, 2a nicht in Form von Stäben 22, sondern mit metallischen Trägersystemen 46, 46a ausgeführt sind. Die Trägersysteme 46, 46a sind gebildet aus einer auf dem Untergrund 8 aufliegenden, im Wesentlichen U-förmigen Beschwerungswanne 48 und einem dazu 90° gedrehten Auflageträger 50, 50a.
Die Beschwerungswanne 48 liegt mit deren horizontalen U-Schenkel auf dem Untergrund 8 auf und ist – wie in den 10a und 10b erkennbar – dazu geeignet und eingerichtet, ein Beschwerungsgewicht 34 aufzunehmen. Die vertikalen U-Schenkel der länglichen Beschwerungswanne 48 sind senkrecht zu den Reihen 10, 10a orientiert.
Die Auflageträger 50, 50a sind im Wesentlichen ebenfalls U-förmig ausgeführt, wobei die horizontalen U-Schenkel nach Art der Auflageplatten 4, 4a ausgeführt sind. Die vertikalen U-Schenkel der Auflageträger 50, 50a sind senkrecht zu den Beschwerungswannen 48 orientiert, das heißt im Wesentlichen parallel zu den Reihen 10, 10a. Die vertikalen U-Schenkel der Auflageträger 50, 50a setzen auf denen der Beschwerungswannen 48 auf und sind mittels einer Schweißnaht miteinander verbunden.
Der horizontale U-Schenkel des auf dem tieferen Niveau befindlichen Auflageträgers 48 weist zwei Abkantungen 52, 52' auf, durch welche bei dem Auflageträger 50 zwei Auflageflächen 54, 54' gebildet werden. Die Abkantungen 52, 52' sind nach oben gerichtet, das heißt, dass auch die Auflageflächen 54, 54' nach oben weisen, vorzugsweise mit dem Winkel α zur Horizontalen, der die gewünschte Neigung der Photovoltaikmodule 6 zum Untergrund 8 festlegt. Entsprechend sind in Abänderung zu der in der 10a gezeigten Bodenstütze 2 die Abkantungen 52a, 52a' des zweiten Auflageträgers 50a unter dem Winkel α nach unten gerichtet. Die durch die Abkantungen 52a, 52a' gebildeten Auflageflächen 54a und 54a' weisen also nach unten hin zu den komplementären Auflageflächen 54, 54' des Auflageträgers 50 der ersten Bodenstütze 2, so dass alle Auflageflächen 54, 54a, die ein und dasselbe Photovoltaikmodul 6 halten, in einer gemeinsamen Ebene liegen.
In 11 ist eine Aufsicht auf die Auflageplatte 4 gemäß 3 sowie auf die Eckbereiche von zwei ausschnittsweise gezeigten Photovoltaikmodule (PV-Modul) 6 mit deren in Schraffur veranschaulichten Glasflächen 55 dargestellt. Die jeweilige Glasfläche 55 wird im Randbereich des PV-Moduls 6 von einem Modulrahmen 56 des jeweiligen PV-Moduls 6 teilweise überdeckt. Im Bereich der Auflageflächen 14, 14' der Auflageplatte 4 sind Montagestifte 58 vorgesehen, die sich ausgehend von den Abkantungen 12, 12' der Auflageplatte 4 vertikal nach oben erstrecken. Je Abkantung 12, 12' bzw. je Auflagefläche 14 bzw. 14' sind vorzugsweise mindestens zwei Montagehilfsstifte 58 vorgesehen. Auch können weitere Montagehilfsstifte 60 vorgesehen sein, die dann vorzugsweise ebenfalls im Eckbereich des PV-Moduls 6, jedoch außerhalb des Modulrahmens 56 auf der jeweiligen Auflagefläche 14, 14' positioniert sind.
Die Montagehilfsstifte 58 weisen eine über die Abkantung 12, 12' hinausragende vertikale Länge von ca. 3 mm bis 8 mm auf. Sie sind vorzugsweise mit einem scharfen oberen Rand versehen, der ein zuverlässiges Verhaken mit der unteren Kante des Modulrahmens 56 ermöglicht, damit dieser nicht über den Montagehilfsstift 58 hinweg gleiten kann. Die Montagehilfsstifte 58 sind derart angeordnet, dass diese am inneren Rand des Modulrahmens 56 anliegen können. Im gezeigten Fall einer Eckmontage der PV-Module 6 befinden sich die Montagehilfsstifte 58 innerhalb des Modulrahmens 56 im Eckbereich der jeweiligen Glasfläche 55.
Bei der Montage eines Photovoltaikfeldes werden die PV-Module 6 einzeln oder in Gruppen zunächst auf die Auflageplatten 4, 4a abgelegt, von denen sie aufgrund der Montagehilfsstifte 58, 60 nicht abgleiten und auf denen sie allenfalls nur geringfügig verrutschen können. Anschließend werden die einzelnen PV-Module 6 ausgerichtet und mittels der Modulklammern 16 fixiert.
Die 12 und 12a zeigen im Prinzip die Anordnung nach der 1, allerdings leicht variiert für den Einsatz von ungerahmten Modulen 6 mit sogenannten Backrails 62 auf der Rückseite. Es werden lediglich konstruktive Änderungen bezogen auf die 1, 1a beschrieben, alle weiteren Elemente und deren Anordnung sind unverändert, und deren Beschreibung entsprechend auch bei dieser Ausführungsform gültig. Die Backrails 62 dienen der Verstärkung, um auf das PV-Modul 6 einwirkende Biegekräfte aufzunehmen. Diese rückseitigen Schienen 62 verlaufen quer zur Längsseite der PV-Module 6, woraus sich die im Vergleich zur 1 um 90° gedrehte Anordnung der Photovoltaikmodule 6 ergibt. Es sind auch Modultypen mit längsseitig verlaufenden Backrails bekannt. Die Auflageplatten 4, 4a sind hier nicht im Wesentlichen quadratförmig wie in der 3 ausgeführt, sondern streifenförmig, damit sie bis zu den Backrails 62 reichen, um dort je nach Bauart der PV-Module 6 die Backrails 62 (wie gezeigt) oder die obere Glasseite (nicht gezeigt) der PV-Module 62 mittels Modulklammern 16 an den vom Hersteller empfohlenen Bereichen zu befestigen. Je nach verwendetem Photovoltaikmodul 6 kann die Auflagefläche 14, 14a, 14', 14a oder Auflageplatte 4, 4a eine Länge von mehr als 30 cm vorzugsweise zwischen 40 cm und 60 aufweisen. Der Streifen kann vorteilhafterweise wie in der 19 dargestellt ausgeführt sein.
In der 12a sind noch Abstandshalter 64 zwischen benachbarten Seitenrändern der PV-Module 6 vorgesehen, die zum einen einen sorgloseren Umgang der Monteure bei dem Auflegen der ungerahmten PV-Modulen 6 auf das Halterungssystem erlauben und zum anderen einen engen Abstand zwischen den einzelnen Modulen 6 gestatten, da ein mechanischer Kontakt benachbarter Glasränder durch die Abstandshalter 64 vermieden wird, wie er durch windbedingte oder schneebedingte Durchbiegungen ansonsten auftreten könnte.
Die 13 zeigt ein Paar Bodenstützen 2, 2a mit einer stumpfen Pyramidenform. Die Grundform ist eine vierseitige Pyramide, die mit ihrer Unterseite UB auf dem Untergrund 8 aufliegt. An der Oberseite OB ist die Pyramide abgeschnitten und bildet im Fall der Bodenstütze 2 zwei von einer Kehllinie 66 ausgehend, sich schräg nach oben erstreckende Auflageflächen 14, 14' für das Photovoltaikmodul 6. Die das Gegenstück bildende zweite Bodenstütze 2a ist höher als die erste Bodenstütze 2 und liegt ebenfalls mit ihrer Unterseite UB auf dem Untergrund 8 auf. Der obere Bereich OB der zweiten Bodenstütze 2a weist eine Firstlinie 68 auf, von der sich zwei Auflageflächen 14a, 14a' nach unten erstrecken. Wenn die Bodenstützen 2, 2a im montierten Zustand den vorbestimmten horizontalen Abstand zueinander aufweisen, so fluchten die jeweiligen Auflageflächen 14' und 14a. Die Auflageflächen 14, 14a, 14' und 14a' sind auch hier durch geeignete Mittel vorbereitet, um die Backrails 62 oder die Modulklammer 16 schnell und sicher mit ihnen zu verbinden. Geeignete Mittel sind insbesondere auch Teile eines Klickverschlusses, eines Klettverschlusses, einer Schraubverbindung oder einer Einrastverbindung. Dies gilt gleichermaßen für alle gezeigten Ausführungen zu den Auflageflächen 14, 14a, 14' und 14a'. Auf den Auflageflächen 14, 14a, 14' und 14a' sind auch Abstandshalter (nicht gezeigt) sinnvoll, um einen Biegeweg für eine thermische Ausdehnung der PV-Module bereitzustellen. Die Aufnahmefläche und die Abstandshalter sind vorzugsweise ein integrales Bauteil. Die pyramidenförmige Bodenstütze 2, 2a bietet insbesondere bei steinigem Untergrund 8 den Vorteil, nicht in diesen eindringen zu müssen. Die Bodenstütze 2, 2a bleibt von sich aus stehen, was die Montage und die Justierung der Bodenstützen zueinander erleichtert.
Die 14 zeigt ein Paar von Bodenstützen mit einer auf den Kopf gestellten stumpfen Pyramidenform. Im Grundsatz gelten alle zu der 13 gemachten Ausführungen, wobei in Abweichung zur vorhergehenden Ausführung die Pyramidenstümpfe auf den Kopf gestellt sind. Das heißt, die vormals als Unterseite UB genutzte große Grundfläche der Pyramide wird jetzt als Oberseite OB verwendet und umgekehrt wird die vormals im Querschnitt kleinere Oberseite OB jetzt als Unterseite UB verwendet. Entsprechend sind bei der niedrigeren Bodenstütze 2 die Kehllinie 66 und bei der höheren Bodenstütze 2a die Firstlinie 68 jeweils an den großen Grundflächen der Pyramide angeordnet. Die auf dem Untergrund 8 aufgesetzte Spitze der Bodenstützen 2, 2a kann ggf. etwas abgeflacht sein, je nachdem wie der Untergrund beschaffen ist. Steht der Photovoltaikgenerator z. B. auf einer Betonplatte kann die Spitze der pyramidenförmigen Bodenstütze 2, 2a verbleiben. Bei einem Asphalt, der bei Sommerhitze aufweichen kann, ist es angebracht, die Spitze etwas zu kappen, wie es in der 14 gezeigt ist. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist es, dass das Positionieren der Bodenstützen 2, 2a bei welligem oder schiefen Untergrund 8 vereinfacht wird, da die Spitze oder kleinere Grundfläche quasi als Gelenk dient. Ein Eindringen der Spitze in den Untergrund wird dabei mit als ein Aufliegen auf demselben angesehen, eben nur auf einem etwas abgesenktem Niveau. Speziell bei weichem Untergrund 8, wie z. B. eine Wiese oder ein Acker, kann das Eindringen in den Untergrund erwünscht sein, da es die Montage erleichtert, da es den pyramidischen Kegel vor dem Umfallen schützt.
Die 15 zeigt als Bodenstützen 2, 2a ein Paar von Blechkörpern mit oberseitigen Auflageflächen 14, 14a, 14' und 14a', die zusammen eine Dachform einnehmen. Die Blechkörper bestehen aus einem verzinkten Streifen aus Stahlblech und sind so geformt, dass deren freie, querseitige Ränder 70 sich im unteren Bereich UB befinden und auf der Unterlage 8 aufgesetzt werden können. Im oberen Bereich OB weist der niedrigere Blechkörper wieder eine Kehllinie 66 auf, von welcher aus sich die Auflageflächen 14 und 14' nach oben erstrecken. Der höhere Blechkörper weist eine Firstlinie 68 auf, von der sich die Auflageflächen 14a und 14a' nach unten erstrecken. Es gelten analog die zu 13 gemachten Ausführungen. Als Vorteil sind eine gute Stapelfähigkeit anzuführen, sowie eine günstige Herstellung. Als Material kommen auch andere geeignete Materialien als Stahl in Frage, sowie Kunststoff, wobei die Bodenstützen dann nicht gebogen werden, sondern als Spritzgussteil hergestellt werden.
In der 16 ist als Bodenstütze 2, 2a ein Paar von Pyramiden mit kopfseitig je einem die Auflageflächen 14, 14a, 14', 14a' bereitstellenden Auflageträger 50, 50a dargestellt. Der Auflageträger 50, 50a ist hier als Einsatz in die Spitze der Pyramide ausgeführt. Dazu weist er einen unteren stabähnlichen Bereich 74 auf, der in eine Aussparung der Pyramide eingesetzt werden kann, und einen oberen Bereich, der sich bei der Bodenstütze 2 y-artig nach oben verzweigt, wobei je ein abzweigender Schenkel 76 eine der Auflageflächen 14, 14', 14a, 14a' bildet. Bei der höheren Bodenstütze 2a ist am freien Ende des oberen Bereichs OB die Auflagefläche 14, 14', 14a und 14a' jeweils nach unten abgewinkelt, so dass sich im Querschnitt eine dachähnliche Form ergibt. In dem Abschnitt des stabähnlichen Bereichs 74, in welchem der Auflageträger 50, 50a in die Pyramide eingebettet ist, ist ein Dämpfungselement 72, z. B. ein elastischer Gummiblock, vorgesehen. Dieses ist dazu vorgesehen, Schwingungen und Durchbiegungen, die von Kräften seitens der PV-Module 6 herkommen, aufzunehmen und über die Bodenstütze 2, 2a in den Untergrund 8 abzuleiten. Analog kommt auch ein Kugelkopf, ein Gelenk oder ein elastisch verformbares Material in Frage Auch für diese Ausführungsform der Bodenstützen 2, 2a gelten analog die zu 13 gemachten Ausführungen. Vorteil dieser Ausführungsform ist die Möglichkeit auch schief auf den Untergrund stehende Bodenstützen 2, 2a einzusetzen. Der schiefe oder unebene Untergrund 8 wird durch die elastische Verformung des Dämpfungselements 72 kompensiert, so dass die PV-Module 6 selber eben ausgerichtet sind. Anstelle des Dämpfungselements ist auch ein sich dauerhaft verformendes, also plastisches Element denkbar.
Die 17 zeigt ein Paar von Bodenstützen 2, 2a mit einem Drahtgerüst als Grundkörper. Das Drahtgerüst hat als Unterseite UB eine sternförmige Basis, die drei jeweils in einem Winkel von 120° zueinander angeordnete Stege 78, 78a umfasst. Die Enden der Stege 78, 78a münden in einen Drahtring 80, 80a, der dazu dient, die Form des Sterns zu stabilisieren. Von dem Drahtring 80, 80a ausgehend führen drei Stangen 82, 82a nach oben zu einem gemeinsamen Punkt 84, 84a oder Bereich, der die Oberseite OB der Bodenstütze 2, 2a bildet. Von diesem Punkt 84, 84a oder Bereich ausgehend schließen sich, wie zuvor beim Ausführungsbeispiel der 16 beschrieben, eine y-förmige Anordnung der Auflageflächen 14, 14' oder eine dachförmige Anordnung der Auflageflächen 14a, 14a' an. Optional zu den Stangen 82, 82a, die von der Peripherie des Drahtrings 80, 80a ausgehen, kann auch eine einzige Stange (nicht gezeigt) vom Zentrum des Sterns, also dem Punkt an dem die Stege 78 bzw., 78a zusammengeführt sind, nach oben zur Oberseite OB aufragen. Das Material der Stege 78, des Drahtrings 80 und der Stangen 82 kann beliebig sein, solange die erforderliche Festigkeit und Tragfähigkeit gewährleistet ist. Insbesondere kommt ein Kunststoff ummantelter Metalldraht infrage. Diese Bodensatützen 2, 2a sind leicht und günstig herzustellen. Die offene Bauweise verhindert eine Korrosion und das Einnisten von Tieren.
Die 18 zeigt ein Paar von kugelförmigen Bodenstützen 2, 2a, deren Unterseite UB teilweise in den Untergrund 8 eingebettet ist. Auf der Oberseite der Kugeln sind durch Materialentfernung die Auflageflächen 14, 14a, 14' und 14a' strukturiert. Es ergeben sich wir bei dem Ausführungsbeispiel der 13 eine Kehllinie 66 oder eine Firstlinie 68, an die sich die Auflageflächen 14, 14a, 14' und 14a' wie dort gezeigt anschließen. Denkbar ist auch ein Formkörper, der auf den Kugelkörper aufgebracht ist und entsprechende Auflageflächen 14, 14a, 14' und 14a' schafft und der die vorbereitenden Mittel für die Befestigungsmittel, wie z. B. Klammern, vorsieht. Die Kugel-Bodenstützen 2, 2a sind vorzugsweise in Beton ausgeführt, um eine Ballastierung zu erreichen.
Schließlich zeigt die 19 noch eine Ausführungsform, wie sie für den Einsatz von rahmenlosen Modulen 6, insbesondere solchen mit Backrails 62 geeignet ist. Der obere Bereich OB der Bodenstützen 2, 2a wird von einem Stab 22, 22a getragen. Es sind auch alle anderen zuvor in den 13 bis 18 beschriebenen Vorgehensweisen sinnvoll, um den Abstand zwischen dem unteren Bereich UB der Bodenstütze 2 und dem oberen Bereich OB zu überbrücken. Dabei sind sowohl die Ausführungsformen sinnvoll, bei denen der untere Bereich UB der Bodenstütze 2, 2a in den Untergrund 8 eindringt, als auch die bei denen der untere Bereich UB lediglich auf dem Untergrund 8 aufliegt. Der die eigentlichen Auflageflächen 14, 14a, 14' und 14a' tragende Träger 50, 50a ist ein langgestreckter Körper, dessen Querschnitt V-förmig ist, was eine hohe Stabilität bezüglich eines in Längsrichtung einwirkenden Biegemoments bereitstellt. An den freien Enden der beiden Schenkel des V's schließen sich bei der höheren Bodenstütze 2a jeweils eine der (im Vergleich zur Horizontalen) nach unten gerichteten Auflageflächen 14a und 14a' an. Analog schließen sich an den freien Enden der beiden Schenkel des V's bei der kürzeren Bodenstütze 2 jeweils eine der (im Vergleich zur Horizontalen) nach oben gerichteten Auflageflächen 14 und 14' an. Die Länge des v-förmigen Grundkörpers 50, 50a beträgt vorzugsweise zwischen 30 cm und 60 cm, so dass die Befestigung von Backrails, die eingerückt vom Rand an der Unterseite des PV-Moduls 6 verlaufen, an den Auflageflächen 14, 14a, 14' und 14a' ermöglicht ist. Auch hier werden die Auflageflächen 14, 14a, 14' und 14a' zweckmäßigerweise mittels Abkantungen 12, 12a, 12' und 12a' gebildet. So kann der V-förmigen Grundkörper 50, 50a zusammen mit den Auflageflächen 14, 14a, 14' und 14a als ein einziges, einfaches Blechteil hergestellt werden. Die Auflageflächen 14, 14a, 14' und 14a selber sind mit einer der zuvor beschriebenen Möglichkeiten zur Montage der rahmenlosen PV-Module 6, die ggf. mit Backrails versehen sind, vorbereitet.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Haltessystem
2, 2a: Bodenstütze
4, 4a: Auflageplatte
6: Photovoltaikmodul
8: Untergrund
10, 10a: Reihe
12, 12', 12a, 12a': Abkantung
14, 14', 14a, 14a': Auflagefläche
16: Modulklammer
18: Schraube
20: Zentrierstift
22: Stab
24: Außengewinde
26, 26': Mutter
28: Teller
30: Dorn
32: Spikes
34: Belastungsgewicht
36: Haltemutter
38: Kontermutter
40, 40a: Haltekontur
42, 42a: Gegenkontur
44: Polster
46, 46a: Trägersystem
48: Beschwerungswanne
50, 50a: Auflageträger
52, 52', 52a, 52a': Abkantung
54, 54', 54a, 54a': Auflagefläche
55: Glasfläche
56: Modulrahmen
58, 60: Montagehilfsstift
62: Backrail
64: Abstandshalter
66: Kehllinie
68: Firstlinie
70: Blechstreifen
72: Dämpfungselement
74: stabähnlicher Bereich
76: Schenkel
78: Steg
80: Drahtring
82: Stange
84: gemeinsamer Punkt
☐: Neigungswinkel
V: Versatz
a_v1, a_v2: vertikaler Abstand
a_h: horizontaler Abstand
OB: Oberseite, bzw. oberer Bereich der Bodenstütze
UB: Unterseite, bzw. unterer Bereich der Bodenstütze

Claims

Halterungssystem zur Montage von Photovoltaikmodulen (6) auf einem Untergrund (8) mittels einer ersten und einer zweiten Bodenstütze (2, 2a), dadurch gekennzeichnet, dass jede Bodenstütze länglich ist und mit einer Ober- und einer Unterseite (OB bzw. UB) versehen ist, wobei zumindest eine der Ober- oder Unterseiten im wesentlichen eben ausgeführt ist, dass die Oberseite (OB) der ersten Bodenstütze (2) mindestens eine nach oben gerichtete Auflagefläche (14, 14') für das Photovoltaikmodul bereitstellt, dass die Oberseite (OB) der zweiten Bodenstütze (2a) mindestens eine nach unten gerichtete Auflagefläche (14a, 14a') für das Photovoltaikmodul aufweist, und dass die zweite Bodenstütze (2a) höher ist als die erste Bodenstütze (2).
Halterungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine der Unterseite oder der Oberseite eben ausgebildet ist und die jeweils andere Ober- bzw. Unterseite spitz oder konisch zulaufend ausgeführt ist.
Halterungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Oberseiten mit zwei Auflageflächen versehen ist, die bei der ersten Bodenstütze von einer gemeinsamen Kehllinie (66) ausgehend unter Bildung eines vorgebbaren Winkels nach oben gerichtet sind und die bei der zweiten Bodenstütze von einer gemeinsamen Firstlinie (68) ausgehend unter Bildung des Winkels nach unten gerichtet sind.
Halterungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, iligen Oberseiten hälftig geteilt sind, wobei je eine Hälfte eine der unter dem Winkel zueinander stehenden Auflageflächen bildet.
Halterungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Bodenstütze eine der folgenden Grundformen aufweist: – einen Pyramidenstumpf einer dreiflächigen Pyramide mit den Auflageflächen für das Photovoltaikmodul an den Grundflächen kleineren Querschnitts, – einen Pyramidenstumpf einer vier- oder mehrflächigen Pyramide mit den Auflageflächen für das Photovoltaikmodul an den Grundflächen kleineren Querschnitts, – einen Kegelstumpf, mit den Auflageflächen für das Photovoltaikmodul an den Grundflächen kleineren Durchmessers, – einen Pyramidenstumpf einer dreiflächigen Pyramide mit den Auflageflächen für das Photovoltaikmodul an den Grundflächen größeren Querschnitts, – einen Pyramidenstumpf einer vier- oder mehrflächigen Pyramide mit den Auflageflächen für das Photovoltaikmodul an den Grundflächen größeren Querschnitts, – einen Kegelstumpf, mit den Auflageflächen für das Photovoltaikmodul an den Grundflächen größeren Durchmessers, – einen Quader, – einen Zylinder, – eine Kugel.
Halterungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Bodenstütze von einem Sockelteil und einem darauf angeordneten Oberteil mit den Auflageflächen gebildet wird.
Halterungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Bodenstütze von einem Gestell (78, 80, 82), einem Hohlkörper (70) oder Mischformen davon gebildet wird.
Halterungssystem nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell bzw. das Oberteil eine Stange umfasst, auf der eine Platte als Auflagefläche mit Abschrägungen angeordnet ist.
Halterungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite jeder Bodenstütze durch eine in jede Auflagefläche eingelassene Gewindehülse, durch ein in jede Auflagefläche eingelassene Gewindestange, durch ein in jede Auflagefläche eingelassenes Teilstück einer Klammer, oder durch ein in jede Auflagefläche vorgebohrtes Gewindeloch für die Befestigung einer Modulklammer vorbereitet ist.
Halterungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Photovoltaikmodul mittels eines Klickverschlusses, eines Klettverschlusses, eines Schnappverschlusses, eines Druckknopfverschlusses oder dergleichen mit der Auflagefläche verbindbar ist.