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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausrichtung eines Solarmoduls, insbesondere Ausrichtung, Halterung und Nachführung eines Solarkollektors oder einer Solarzelle beziehungsweise einer Mehrfachanordnung eines Solarkollektors oder einer Solarzelle.
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Solarkollektoren zur Erzeugung von Wärme oder Solarzellen zur Erzeugung von elektrischer Energie sind als Solarmodule aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt und werden oftmals mit Nachführeinrichtungen versehen.
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Solche Nachführeinrichtungen sind als einachsige und zweiachsige Ausführungen bekannt und dienen dazu, das Solarmodul möglichst stets in einem rechten Winkel zu dem einfallenden Sonnenlicht zu halten. Bei einem rechtwinkligen Einfall kann der optimale Wirkungsgrad des Solarmoduls erreicht werden.
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Ein Beispiel für eine typische zweiachsige Nachführeinrichtung ist aus der
DE 199 28 857 C2 bekannt. In dieser Druckschrift ist eine Solarzellenanordnung mit einem Gestell zur Halterung von Solarzellengeräten, insbesondere von Photovoltaikplatten, gezeigt. Diese Solarzellenanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gestell einen um eine horizontale Achse verschwenkbaren und um eine vertikale Achse drehbaren Mast aufweist, und der Mast mit den an diesem abgestützten Solarzellengeräten in einer gewählten Dreh- und/oder Schwenkpositionierung arretierbar ist.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2004 018 151 A1 ist eine Vorrichtung zur Ausrichtung eines Solarmoduls bekannt, mit einer Längs- und einer Querstütze, durch die das Solarmodul beabstandet von einem Boden gehalten ist, und mit zwei Antriebsmotoren, durch die das Solarmodul mittels zweier mit dem jeweiligen Antriebsmotoren verbundener Zwischenglieder um die Achse der Längsstütze und/oder um die Achse der Querstütze verschwenkbar ist, wobei an jedem der beiden Zwischenglieder ein mit diesen zusammenwirkendes Kraftübertragungsgestänge angebracht ist und das jeweilige Kraftübertragungsgestänge mit mindestens einem weiteren Solarmodul verbunden ist.
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Diese Druckschriften verwenden entweder einen Mast oder weisen eine Bauhöhe von 2,5 Metern oder mehr aus und sind somit lediglich für Anlagen, die für Aufdachmontagen vorgesehen sind, kaum praktikabel.
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Aufgrund ihrer äußeren Abmessungen und der damit einhergehenden Windlasten sind solche Nachführsysteme jedoch für Schrägdächer kaum anwendbar.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Halterung und Nachführung eines Solarmoduls anzugeben, die eine geringe Bauhöhe aufweist, so dass auch für Aufdachmontagen vorgesehen werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Ausrichtung von wenigstens einem Solarmodul relativ zu einfallendem Sonnenlicht geschaffen. Die Erfindung umfasst einen um eine Achse drehbaren Träger für das Solarmodul und ein Stellglied, das über eine mechanischen Kopplung eine Drehung des Trägers des Solarmoduls bewirkt, wobei das Solarmodul in Richtung der Achse streifenförmig ausgebildet ist und die Drehung des Trägers des Solarmoduls entlang der Längsachse des Solarmoduls erfolgt, so dass das Solarmodul dem Sonnenstand nachgeführt werden kann.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung entstehen oben genannte Nachteile einer hohen Bauhöhe nicht und die Erfindung ist auch für Schrägdachmontage geeignet jedoch nicht auf diese beschränkt. Die Erfindung kann insbesondere auch für Standorte verwendet werden, die bisher für nicht nachführbare Solarmodule geeignet sind. Das können beispielsweise Schrägdächer mit einer zur Sonnenlaufbahn für Solaranwendungen ungünstigen Ausrichtung sein.
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Die Ausführungsform der Erfindung ist derart, dass die Länge des Solarmoduls entlang der Längsachse mindestens zwei Mal, vorzugsweise zehn Mal größer ist als eine Breite des Solarmoduls.
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Demgemäß ist es möglich, eine lamellenartige Anordnung von Solarmodulen zu erreichen die auch aus Modulen sehr geringer Breite bestehen kann. Die minimal erreichbare Bauhöhe ist somit im Wesentlichen nur durch die Breite limitiert.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung ein Stellglied besitzt, das die Ausrichtung des Solarmodules ändert. Das Stellglied kann als Stellmotor oder als hydraulisches Stellglied ausgeführt werden.
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Folglich kann die Ausrichtung der Solarmodule sehr fein eingestellt werden und das Stellglied bzw. die Stellglieder können über eine Steuerlogik, die über einen Sensor die Sonnenposition misst, angesteuert werden. Das Stellglied selbst kommt aufgrund der Konstruktion der Anordnung – verglichen mit dem Stand der Technik bei größeren Nachführeinrichtungen – mit einer deutlich geringen Leistung aus. Das Stellglied kann daher deutlich kostengünstiger realisiert werden als bei Nachführeinrichtungen, die mit höheren Momenten und Kräften umgehen müssen
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, mehrere verstellbare Solarmodule zu einer großen Anordnung zusammenzufassen, die parallel zu Ihren Längsachsen angeordnet sind.
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Durch diesen modularen Aufbau kann die Größe der gesamten Anordnung von verstellbaren Solarmodulen an die Größe der vorhandenen Grundfläche, auf der die Anordnung montiert werden soll, flexibel angepasst werden. Die gesamte Anordnung kann aufgrund der geringen Bauhöhe auch, wenn es die Umwelt und Einsatzbedingungen erfordern, in ein Gehäuse mit transparenten Deckel eingebaut werden um die Witterungseinflüsse und Windlasten weiter zu reduzieren.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, die Solarmodule über die mechanische Kopplung so zu verbinden, so dass mittels des Stellglieds eine Drehung aller Solarmodule erfolgt.
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Sämtliche Solarmodule können so mit nur einem einzigen Stellglied optimal zum Einfallswinkel der Sonne ausgerichtet werden.
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Die Anordnung der verstellbaren Solarmodule kann auch über mehrere mechanische Kopplungen verbunden werden, so dass mittels mehrerer Stellglieder eine Drehung einzelner oder in Gruppen angeordneter Solarmodule (erfolgt.
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Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Grundfläche, auf der die Solarmodule installiert werden, nicht eben ist. Die Solarmodule können so auf Grundflächen installiert werden, die gewölbt sind oder die verschiedene Winkel gegenüber der Waagrechten aufweisen. Dies können beispielsweise Dächer mit sich ändernder Schräge oder mit mehreren verschiedenen Schrägen sein.
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Gemäß der Erfindung ist es mögliche, die mechanische Kopplung über Zahnriemen, Ketten, Seile oder über ein mechanisches Gestänge zu realisieren.
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Die Funktionalität der Kopplung kann durch verschieden technische Verfahren erfolgen, so dass für den jeweiligen Anwendungsfall und die technischen Anforderungen an die Kopplung die jeweils kostengünstigste und/oder technisch beste gewählt werden kann. Je nach Ausführung der Solarmodule, deren Abmessung und Gewicht im speziellen Anwendungsfall sind unterschiedliche Kräfte und Momente zu übertragen bzw. ist eine höhere Stellpräzision notwendig. Aufgrund der Modularität der Erfindung ist die für die jeweilige technische Realisierung beste Kopplung frei wählbar.
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Die Vorrichtung ist für Solarmodule die Wärme sammeln und mittels eines Fluides ableiten (Solarkollektoren oder auch Solarthermische Module), als auch für Solarzellen, die Licht in Strom wandeln anwendbar.
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Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung im Dachbereich beschränkt. Mehrere Anordnungen von verstellbaren Solarmodulen können auch zu einer größeren Anlage zusammengefasst werden. Aufgrund der vorab aufgeführten Vorteile der Modularität, der geringen mechanischen Belastung beispielsweise durch Windlasten und der geringeren Anzahl von notwendigen Stellgliedern, kann für große Anlagen eine gegenüber dem Stand der Technik besser Kostenposition erreicht werden.
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Desweiteren wird eine Anlage mit Solarmodulen beschrieben, die wenigstens eine oben angegebene Vorrichtung aufweist.
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Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Solarmodul in einer Draufsicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine Mehrfachanordnung mit dem Solarmodul aus 1 in einer Draufsicht; und
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3 die Mehrfachanordnung aus 2 in einer Seitenansicht.
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In den Figuren sind gleiche oder funktional gleich wirkende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausrichtung anhand eines Solarmoduls A1 gezeigt.
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Die Vorrichtung ist für Solarmodule konzipiert, deren Länge l deutlich größer als deren Breite b ist, wie in 1 gezeigt ist. Der Begriff „deutlich größer“ umfasst dabei Solarmodule, die einen streifenförmigen Aufbau aufweisen. Die Länge l des Solarmoduls A1 entlang der Längsachse A-A ist dabei mindestens zwei Mal, vorzugsweise zehn Mal größer als die Breite b des Solarmoduls A1. Das Solarmodul A1 kann aus mehreren Zellen A2 bestehen. Mehrere, jeweils einzeln um ihre Längsachse A-A verstellbare Solarmodule können zu einer Solaranlage verbunden werden.
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Die Nachführung aller Solarmodule der Solaranlage kann einzeln oder als Gruppe erfolgen. Wenn sie einzeln erfolgt, ist an jedem Solarmodul A1 ein Stellglied B3, beispielsweise ein Motor oder auch ein hydraulisches Stellelement, vorhanden.
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Alternativ können auch die Nachführungen aller Solarmodul A1 über eine einfache Mechanik miteinander verbunden werden und gemeinsam verstellt werden. Die mechanische Kopplung B2 der Nachführung kann beispielsweise über Zahnriemen, Ketten, Seile oder über ein einfaches mechanisches Gestänge erfolgen. Werden alle Solarmodule A1 einer Solaranlage gemeinsam verstellt, so ist für die gesamte Solaranlage nur ein einzelnes Stellglied B3 notwendig, andernfalls werden mehrere Stellglieder B3 bereitgestellt.
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Durch die lamellenartige, streifenförmige Anordnung der einzelnen Solarmodule A1 und deren gemeinsame Nachführung, kann bei geringer Bauhöhe h eine nachführbare Anordnung von Solarmodulen erreicht werden, die auf einfache Weise auf Gebäudedächern installiert werden kann.
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Eine solche Anordnung von Solarmodulen A1 ist aufgrund der relativ flachen Bauhöhe deutlich weniger sensitiv auf Windlasten. Die mechanische Ausführung der Halterung kann aufgrund der geringeren Windlasten daher deutlich weniger aufwändig konstruiert werden als bei Nachführeinrichtungen für komplette Module, bei denen die Länge nicht deutlich größer ist als deren Breite.
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Das genaue Verhältnis von Länge l zu Breite b der Solarmodule A1 hängt von Standort der gesamten Solaranlage ab und kann abhängig vom Aufstellungswinkel der gesamten Solaranlage und dem Abstand d der jeweils einzelnen Module optimiert werden.
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Durch die Verwendung von Solarmodulen A1 dieser speziellen Form, entsteht eine lamellenartige, verstellbare Anordnung.
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Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19928857 C2 [0004]
- DE 102004018151 A1 [0005]
