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Die Erfindung betrifft eine Photovoltaik-Anlage mit wenigstens zwei bifazialen Solarmodulen, die jeweils in einem Modulhalter angeordnet sind, und einen Reflektor. Die Erfindung betrifft weiter ein Modul-Haltersystem und einen Reflektor für eine solche Photovoltaik-Anlage.
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Photovoltaik-Anlagen, im Weiteren auch als PV-Anlagen bezeichnet, wandeln Sonnenstrahlung mittels Solarzellen in elektrische Energie um. Bei PV-Anlagen sind die Solarzellen auf Solarmodulen angeordnet, die wiederum zu Solargeneratoren zusammengeschaltet sind. Größere PV-Anlagen sind in der Regel als Freilandanlagen konzipiert, bei denen die Solarmodule in Reihen auf geeigneten Unterkonstruktionen in verschattungsfreiem Abstand zueinander platziert sind.
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Um bei PV-Anlagen einen möglichst hohen Stromertrag zu erzielen, werden die Solarmodule angepasst an den jeweiligen Breitengrad geneigt aufgestellt und zum mittäglichen Sonnenhöchststand und Einstrahlungsmaximum hin ausgerichtet, auf der nördlichen Halbkugel nach Süden, auf der südlichen Halbkugel nach Norden, am Äquator nahezu waagerecht. Solche PV-Anlagen liefern ein ausgeprägtes Stromertragsmaximum am Mittag, welches zu einer signifikanten Netzeinspeisung und damit Netzbelastung führt, wohingegen der Stromertrag am Morgen bzw. am Abend marginal ist.
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Um die Tagesgangkurve zu verbreitern und den spezifischen Stromertrag von PV-Anlagen zu vergrößern, können ein- oder zweiachsige Nachführeinrichtungen eingesetzt werden, was jedoch die Gestehungskosten und die Betriebskosten der PV-Anlage wesentlich erhöht. Alternativ können in PV-Anlagen stationäre Reflektoren eingesetzt werden, um den Stromertrag zu erhöhen. So wird in der
DE 10 2009 051 766 B1 eine PV-Anlage mit geneigt angeordneten Solarmodulen vorgeschlagen, wobei zwischen zwei Modulreihen Reflektoren vorgesehen sind, die die Modulreihen treppenförmig miteinander verbinden.
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Die Solarzellen weisen in der Regel eine monofaziale lichtempfindliche Oberfläche auf. Neben solchen einseitig lichtempfindlichen Solarzellen werden zunehmend auch bifaziale Solarzellen eingesetzt, bei denen sowohl auf der Vorder- als auch der Rückseite ein Lichteinfall für die Stromerzeugung genutzt werden kann.
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Eine PV-Anlage mit bifazialen Solarmodulen ist in der
EP 2 669 596 A1 beschrieben. Die bifazialen Solarmodule sind dabei in einer Hängekonstruktion hintereinander angeordnet, wobei die Halteelemente der bifazialen Solarmodule drehbar ausgeführt sind, um die bifazialen Solarmodule dem Sonnenstand über dem Horizont nachzuführen und/oder die Windlast der Module zu vermindern. Die Haltekonstruktion der Solarmodule ist deshalb sehr aufwendig.
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Aus der
DE 20 2005 007 833 U1 ist weiter eine PV-Anlage mit geneigt angeordneten teildurchlässigen bifazialen Solarmodulen bekannt, wobei die Solarmodule mit einem Abstand über dem Boden montiert sind und unterhalb der Module ein Reflektor angeordnet ist, um das Sonnenlicht auf die lichtempfindliche Unterseite der Module zu reflektieren. Auch hier ist eine aufwendige Unterkonstruktion für die Solarmodule erforderlich.
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Bei allen PV-Anlagen, die stationär oder nachführbar sind sowie mit oder ohne Reflektor zum Einstrahlungsmaximum hin ausgerichtet sind, tritt jedoch eine ausgeprägte Mittagsspitze bei der Stromerzeugung auf, die zu einer starken Netzbelastung führt oder eine teure Strompufferung erforderlich macht.
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Ferner kommt es bei waagerecht oder geneigt angeordneten Solarmodulen aufgrund von Schmutz und Niederschlägen zu Ablagerungen, die aufwendig gereinigt werden müssen oder die den Stromertrag vermindern.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine PV-Anlage und ein Modulhaltersystem und einen Reflektor für eine solche PV-Anlage bereitzustellen, die sich kostengünstig herstellen lassen, sich durch einen geringen Montage- und Wartungsaufwand auszeichnen und darüber hinaus für eine Verbreiterung der Tagesgangkurve bei der Stromerzeugung sorgen.
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Diese Aufgabe wird mit einem Photovoltaik-Modul gemäß Anspruch 1, einen Modulhalter gemäß Anspruch 15 und einen Reflektor gemäß Anspruch 21 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß sind in einer Photovoltaik-Anlage zwei bifaziale Solarmodule jeweils in einem zugehörigen Modulhalter gelagert. Der Modulhalter ist so ausgelegt, dass die zwei bifazialen Solarmodule senkrecht und parallel zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den Modulhaltern ein Reflektor angeordnet ist.
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Die senkrechte Anordnung der bifazialen Solarmodule führt zu einer vereinfachten Aufständerung und damit zu einer Reduktion der Montagekosten. Weiterhin werden mit der senkrechten Aufstellung der Solarmodule Ablagerungen auf der Modulfläche, die aufwendig zu reinigen sind, vermieden.
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Die Verwendung senkrecht stehender bifazialer Solarmodule verbreitert zudem die Tagesgangkurve bei der Stromerzeugung. Hierzu wird die PV-Anlage vorzugsweise so aufgestellt, dass die Lichteinfallsflächen der senkrecht stehenden Solarmodule nach Osten bzw. Westen ausgerichtet sind. Mit dem zwischen den zwei senkrecht stehenden bifazialen Solarmodulen angeordneten Reflektor wird zusätzliche Lichtstrahlung auf die lichtempfindlichen Flächen der Solarmodule gelenkt, wodurch der Stromertrag wesentlich gesteigert werden kann. Wenn die Reflektoren die Modulhalter miteinander verbinden, sorgt dies darüber hinaus für eine erhöhte Stabilität der PV-Anlage und verhindert insbesondere ein Umfallen der senkrecht stehenden bifazialen Solarmodule.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die bifazialen Solarmodule rahmenlos ausgebildet, wobei der Modulhalter jeweils ein Trägerelement mit zwei parallelen Halteflächen aufweist, zwischen denen das senkrecht stehende bifaziale Solarmodul angeordnet ist. Bevorzugt sind die bifazialen Solarmodule dabei so ausgelegt, dass ein zur Halterung vorgesehener Randbereich solarzellenfrei ist. Dieser zellenfreie Randbereich der bifazialen Solarmodule eignet sich insbesondere zur Anordnung eines Modulanschlusses. Vorzugsweise können in oder neben dem Modulanschluss auch ein Gleichspannungswandler oder ein Modulwechselrichter vorgesehen sein. Die rahmenlosen Solarmodule mit dem zellfreien Randbereich zur senkrechten Halterung in den Modulhaltern lassen sich kostengünstig herstellen. Die Verwendung des Modulhalters mit parallelen Halteflächen reduziert ferner den Montageaufwand beim Anbringen der Solarmodule am Modulhalter. Die Solarmodule können dabei zwischen den parallelen Halteflächen durch eine Schraub-Klemmung befestigt sein und/oder mit einem Klebemittel, z. B. einem Klebeband oder einer UV-stabilen Klebermasse fixiert sein.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Modulhalter ein am Untergrund beispielsweise mit Erdankern oder Stockschrauben befestigtes Profilelement mit einer spaltförmigen Aufnahme für das Solarmodul, vorzugsweise hergestellt im Spritzguss-Guss- oder Strangform-Verfahren aus Aluminium oder Kunststoff oder aus Stahl, hergestellt im Walz- oder Schmiedeverfahren oder durch Verschweißen von Halbzeugen. Ein bifaziales Solarmodul wird mit seinem zellenfreien unteren Randbereich in die spaltförmige Aufnahme des Modulhalters eingeschoben und gehalten. Solche Modulhalter lassen sich einfach fertigen und außerdem ist eine einfache Montage der bifazialen Solarmodule gewährleistet.
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In der Regel werden die Solarmodule in einer Reihe nebeneinander stehend angeordnet. Dabei berühren sich die Außenkanten der Solarmodule vorzugsweise nicht. Eventuell kann dies durch Abstandshalter erreicht werden, die in den Modulhalter integriert sind.
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In der Regel erfolgt die Aufstellung der Solarmodule auf einem im Wesentlichen waagerechten Untergrund, beispielsweise Erdreich, einem Flachdach. Für diesen Fall bilden die parallelen Halteflächen in einem Winkel von 90 Grad zu den Standflächen des Modulhalters. Geringfügige Unebenheiten und Neigungen des Untergrundes können durch Distanzstücke unter den Standflächen ausgeglichen werden. Für größere Neigungen, beispielsweise auf einem Hanggrundstück, sind spezielle Modulhalter mit einem abweichenden Neigungswinkel der parallelen Halteflächen zu den Standflächen denkbar.
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Die parallelen Halteflächen erstrecken sich mindestens 2 cm und in vertikaler Richtung. Die Standflächen erstrecken sich mindestens jeweils 5 cm in vom Fußpunkt des Modulhalters in entgegengesetzte Richtungen. Der Spaltbreite der parallelen Halteflächen beträgt zwischen 3 mm und 15 mm.
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Die Außenseite von Haltefläche und Standfläche kann zugleich als ein in den Modulhalter integrierter Reflektor gestaltet sein.
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Im Modulhalter kann ein im Wesentlichen waagrecht verlaufender Kanal zur Aufnahme der Modulanschlussleitungen vorgesehen sein, wodurch sich ein sicherer Modulanschluss erreichen lässt. Eine waagrecht verlaufende Kante des Modulhalters kann darüber hinaus als Führungskante für ein selbstfahrendes Inspektions- oder Reinigungsgerät dienen, was eine vereinfachte Wartung der PV-Anlage ermöglicht.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Modulhalter ein senkrecht in oder auf dem Untergrund verankertes Seitenprofil mit einer nutförmigen Aufnahme für ein Solarmodul, vorzugsweise hergestellt im Spritzguss-Guss- oder Strangform-Verfahren aus Aluminium oder Kunststoff oder aus Stahl, vorzugsweise hergestellt im Walz- oder Schmiedeverfahren oder durch Verschweißen von Halbzeugen.
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Das Seitenprofil kann mit Erdankern oder Stockschrauben auf dem Untergrund befestigt sein oder in den Untergrund eingerammt oder einbetoniert sein. Solche Seitenprofile lassen sich ebenfalls einfach fertigen und aufstellen. Durch die spaltförmige Aufnahme wird außerdem eine einfache Montage der bifazialen Solarmodule gewährleistet.
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Vorzugsweise hat solch ein pfostenförmiges Seitenprofil zwei gegenüberliegende nutförmige Aufnahmen, um zwei benachbarte Solarmodule zu halten. Ein Solarmodul wird in die nutförmige Aufnahme von zwei Seitenprofilen eingeschoben und an den Seitenkanten des Solarmoduls gehalten. Ein zellenfreier Randbereich am unteren Modulrand und/oder an einem oder beiden seitlichen Modulrändern kann vorhanden sein, ist aber bei dieser Ausführungsform nicht erforderlich, insbesondere dann nicht, wenn die Solarmodule hochkant aufgestellt sind und die nutförmigen Aufnahmen einen größeren Bereich der Seitenkanten des Solarmoduls umfassen. Eine zusätzliche Sicherung der Solarmodule gegen eine Bewegung entgegen der Schwerkraft, beispielsweise durch Klemmschrauben, ein Klebemittel oder eine Diebstahlsicherung kann vorgesehen sein, ist aber nicht zwingend erforderlich.
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Die Breite des zwischen den Modulhaltern angeordneten Reflektors ist vorzugsweise so gewählt, dass keine Verschattung von Solarmodulen auftritt. Falls dies nicht möglich ist, können die Solarmodule einen Gleichspannungswandler oder einen Modulwechselrichter, die vorzugsweise im zellenlosen Randbereich des Solarmoduls angeordnet sind, aufweisen. Der Reflektor kann dabei selbsttragend ausgeführt sein, was sowohl die Herstellungs- als auch die Montagekosten verringert. Alternativ kann der Reflektor auch einen Reflektorträger umfassen, der die beiden angrenzenden Modulhalter miteinander verbindet. Durch eine solche Verbindung der Modulhalter über Reflektorträger kann insbesondere die mechanische Stabilität der PV-Anlage verbessert werden.
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Um den Stromertrag der PV-Anlage zu steigern, weist der Reflektor zwei einen Winkel bildende Flächen auf. Mit diesen gewinkelten Flächen kann eine zielgerichtete Reflexion der Lichtstrahlung auf die Lichteinfallsflächen der bifazialen Solarmodule erreicht werden, insbesondere dann, wenn die Sonne in der Nähe Ihres Einstrahlungsmaximums steht.
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Vorzugsweise sind die zwei einen Winkel bildenden Flächen des Reflektors gleich groß, um so eine gleichmäßige Verteilung der reflektierten Lichtstrahlung auf diese beiden Solarmodule zu erreichen. Allerdings ist es auch möglich, eine der beiden Reflektorflächen größer auszuführen, um z.B. den Minderertrag einer Seite des bifazialen Solarmoduls auszugleichen.
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In einem Fall sind die Reflektorflächen jeweils zur Mitte zwischen zwei parallelen Solarmodulen ansteigend satteldachförmig angeordnet und von den Solarmodulen beabstandet sind. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die zwei einen Winkel bildenden Flächen des Reflektors voneinander beabstandet und zur Mitte hin abfallend sind und jeweils Modulhalter an ein bifaziales PV-Module angrenzen. Auch mit dieser Auslegung lässt sich eine gleichmäßige Verteilung der reflektierten Strahlung auf die benachbarten bifazialen Solarmodule erzielen, wobei die geneigten Reflektorflächen im Bereich der Modulhalter für eine zusätzliche Stabilität der Konstruktion sorgen können.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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1 und 2 zeigen stark schematisch im Querschnitt und in der Aufsicht eine erste Ausführungsform der PV-Anlage;
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3 und 4 zeigen stark schematisch im Querschnitt und in der Aufsicht eine zweite Ausführungsform der PV-Anlage;
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5 und 6 zeigen stark schematisch im Querschnitt und in der Aufsicht eine dritte Ausführungsform der PV-Anlage;
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7 und 8 zeigen stark schematisch im Querschnitt und in der Aufsicht eine vierte Ausführungsform der PV-Anlage;
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9 und 10 zeigen stark schematisch im Querschnitt und in der Aufsicht eine fünfte Ausführungsform der PV-Anlage;
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11 und 12 zeigen stark schematisch im Querschnitt und in der Aufsicht eine sechste Ausführungsform der PV-Anlage;
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13 zeigt im Querschnitt und in einer perspektivischen Ansicht einen Modulhalter;
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14 zeigt eine Freiland-PV-Anlageausgestaltung mit einer perspektivischen Aufsicht und vier Detailansichten;
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15 zeigt eine weitere Freiland-PV-Anlageausgestaltung mit einer perspektivischen Aufsicht und sechs Detailansichten; und
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16 zeigt im Querschnitt eine weitere Variante eines Modulhalters.
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Die Figuren zeigen mögliche Ausführungsformen einer PV-Anlage, die sich aus parallelen Reihen senkrecht stehender bifazialer Solarmodule zusammensetzt. Die Solarmodule wiederum bestehen aus einer Vielzahl elektrisch miteinander verschalteter Solarzellen, die sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite lichtempfindlich sind. Die Solarmodule sind dabei vorzugsweise als laminierte Glas-Glas-Module ausgebildet, die sich durch eine hohe Robustheit und eine lange Lebensdauer auszeichnen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, andere Solarmodultypen zu verwenden.
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Die Solarmodule sind vorzugsweise rahmenlos ausgebildet, wobei ein solarzellenfreier Randbereich vorgesehen sein kann. Die Solarmodule weisen insbesondere eine quadratische oder rechteckige Form auf, wobei der zellenfreie Randbereich auf der unteren Seite angeordnet ist bei Verwendung eines Modulhalters. Im zellenfreien Randbereich des Solarmoduls ist vorzugsweise die Anschlussdose des Solarmoduls mit den Bypass-Dioden und den Kabelanschlüssen angeordnet. Neben oder in der Anschlussdose kann zusätzlich ein Gleichspannungswandler oder ein Modulwechselrichter vorgesehen sein.
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Die Reihen von Solarmodulen der PV-Anlage sind vorzugsweise in Nord-Süd-Richtung ausgerichtet, so dass die lichtempfindlichen Vorder- und Rückseiten der Solarzellen in den Solarmodulen nach Osten bzw. Westen ausgerichtet sind. Mit einer solchen Aufstellung besteht die Möglichkeit, am Vor- und Nachmittag einen höheren Stromertrag zu erzielen und so im Vergleich zu herkömmlichen nach Süden ausgerichteten PV-Anlagen signifikante Mittagsspitzen bei der Stromerzeugung, die zu hohen Netzbelastungen führen können bzw. teure Energiespeicher erforderlich machen, zu vermeiden. Die senkrechte Anordnung der bifazialen Solarmodule verhindert darüber hinaus zuverlässig Ablagerungen auf der Modulfläche, wodurch sich die Reinigungskosten reduzieren lassen.
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Die parallelen Reihen von senkrecht stehenden bifazialen Solarmodulen können als Freiland-Anlagen oder auch auf anderen ebenen Flächen, z. B. Flachdächern oder Parkplätzen angeordnet werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die PV-Anlage schwimmbar auszulegen. Als Modulhalter werden dabei Trägerelemente eingesetzt, die die bifazialen Solarmodule senkrecht stehend haltern. Die Modulhalter können bei einer schwimmbaren Auslegung der PV-Anlage auf Schwimmkörpern montiert sein.
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Der Modulhalter weist zwei parallele Halteflächen auf, zwischen denen die bifazialen Solarmodule mit ihren zellenfreien Randbereichen angeordnet sind. Die Solarmodule können dabei zwischen den parallelen Halteflächen fest oder lösbar fixiert sein. Die Fixierung kann dabei mit einem Klebemittel, z. B. einem Klebeband oder einer UV-stabilisierten Klebemasse erfolgen. Alternativ kann auch eine lösbare Schraub-Klemmverbindung vorgesehen sein. Statt einer eigenständigen Klemmvorrichtung kann die Klemmwirkung auch direkt durch die Halteflächen des Trägerelements durch entsprechende Dimensionierung in Bezug auf Höhe und Abstand erreicht werden.
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1 und 2 zeigen in stark schematischer Darstellung eine mögliche Ausgestaltung der PV-Anlage mit Reihen parallel zueinander angeordneter bifazialer Solarmodule 10, die senkrecht stehen und von einem auf einem Boden angeordneten Modulhalter 20 getragen werden. Wie der Querschnitt in 1 zeigt, ist der Modulhalter 20 als Ständerprofil ausgebildet mit einer Standfläche 21, die mittig zwei parallele Halteflächen 22, 23 trägt. Zwischen den beiden Halteflächen ist das bifaziale Solarmodul 10 angeordnet, das mit seinem zellenfreien Randbereich 11 zwischen den beiden Halteflächen fixiert ist. In 1 und 2 sind drei parallel angeordnete Modulhalter 20 vorgesehen, die, wie die Aufsicht in 2 zeigt, jeweils drei Solarmodule 10 haltern.
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13 zeigt im Querschnitt und in der perspektivischen Aufsicht eine mögliche Ausgestaltung des Modulhalters 20 als Ständerprofil. Das Ständerprofil wird vorzugsweise mit Hilfe eines Strangformverfahrens aus Aluminium oder Kunststoff hergestellt. Alternativ kann aber auch verzinkter Stahl als Material eingesetzt werden. Der Modulhalter ist vorzugsweise einstückig ausgebildet mit einem verbreiterten Verbindungsabschnitt zwischen der Standfläche 21 und den beiden parallelen Halteflächen 22, 23, um eine erhöhte Steifigkeit zu erzielen. Alternativ kann der Modulhalter aus zwei Halbformen bestehen, die durch Schraubverbindung zusammen gehalten werden und dabei gleichzeitig das Solarmodul zwischen den beiden parallelen Halteflächen mittels Kraft- oder Formschluss klemmen.
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Bei der in 1 und 2 gezeigten Ausgestaltung sind die Modulhalter mit ihrer Standfläche nicht auf dem Untergrund fixiert. Es besteht jedoch die Möglichkeit, am Modulhalter eine zusätzliche Fixiereinrichtung, z. B. einen im Bereich der Standfläche angeordneten Erdanker, vorzusehen. An der Außenseite oder unterhalb der einen Haltefläche 22 kann ein überwiegend waagerecht verlaufender Kanal 24 für die Aufnahme von Modulanschlussleitungen ausgeführt sein. In der Haltefläche 22 kann ferner eine oder mehrere Aussparung für die Modulanschlussdose sowie einen Gleichspannungswandler oder Modulwechselrichter vorgesehen sein. Weiterhin kann eine der Halteflächen 22 oder 23 eine waagerecht verlaufende Führungskante für ein selbstfahrendes Reinigungsgerät aufweisen.
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Um den Stromertrag zu erhöhen sind zwischen zwei senkrechten parallelen Solarmodulen ein oder mehrere Reflektoren angeordnet. Für eine verbesserte Stabilität der PV-Anlage können die parallel zueinander angeordneten Modulhaltern verbunden sein. Der Reflektor ist dabei so ausgestaltet, dass er die hauptsächlich von oben einfallende Lichtstrahlung auf die senkrechten lichtempfindlichen Flächen eines bifazialen Solarmodules lenkt. 1 und 2 zeigen eine Ausgestaltung, bei der ein Reflektor 30 als flache rechteckige Platte ausgestaltet ist, der zwischen den Modulhaltern 20 angeordnet und mit diesen verbunden ist. Der Reflektor 20 kann dabei, wie in 1 und 2 gezeigt, selbsttragend ausgebildet sein. Bevorzugt ist der Reflektor eine ebene oder mit eingeprägten Strukturen versehene Fläche, die z. B. aus Kunststoff, Aluminium, Stahl, Glas oder Keramik gefertigt ist. Die eingeprägten Strukturen können Wellen, Gräben, Waben, Sicken, Noppen o.ä. sein. Anstelle einer ebenen Fläche kann der Reflektor auch konkav oder parabolisch geformt sein.
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Alternativ kann auch eine Unterkonstruktion für den Reflektor vorgesehen sein, die die Modulhalter miteinander verbindet und auf der eine reflektierende Oberfläche, z. B. in Form eines textilen Materials, aufgebracht ist. Die Unterkonstruktion kann auch ein Tragegestell sein, das auf dem Untergrund aufliegt.
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Die Oberfläche des Reflektors kann dabei grundsätzlich als diffus reflektierende Oberfläche vorzugsweise mit einem hohen Albedo ausgebildet sein. Alternativ kann auch eine spiegelnde Oberfläche vorgesehen sein. Ferner können auf der Oberfläche des Reflektors strukturierende Elemente wie z. B. Wellen, Sicken, Noppen oder Waben angeordnet sein, mit denen eine verbesserte Lichtreflexion zu den lichtempfindlichen Flächen der senkrecht stehenden bifazialen Solarmodule erreicht wird. Die Reflexionseigenschaften der Oberfläche können auch mit einer zusätzlichen Beschichtung verbessert werden.
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Der Reflektor 30 kann, wie 2 zeigt, einstückig ausgebildet sein und sich über den gesamten Zwischenraum zwischen zwei parallelen Solarmodulen oder die gesamte Länge des Modulhalters 20 erstrecken. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, den Reflektor aus mehreren Elementen zusammenzusetzen. Der Reflektor ist dabei mit seiner Längsseite jeweils mit den angrenzenden Modulhaltern verbunden, wodurch sich eine erhöhte Steifigkeit der PV-Anlagenkonstruktion erreichen lässt. Die Verbindung zwischen den Reflektor-Längsseiten und den Modulhaltern kann dabei, wie 1 zeigt, über eine Verbindung der Kante der Standfläche 21 des Modulhalters 20 mit der Kante des Reflektorbleches erfolgen. Die Verbindung kann dabei fest oder lösbar ausgelegt werden, wobei zusätzliche Verbindungselemente wie z. B. Schraubverbindungen vorgesehen sein können. Alternativ kann das Reflektorblech aber auch überlappend auf dem Modulhalter angeordnet werden und dort durch Nieten, Schrauben oder Verschweißen fixiert sein. Die vorstehend erläuterten Verbindungsmöglichkeiten können auch bei der Ausgestaltung des Reflektors mit einer Unterkonstruktion zum Tragen der reflektierenden Oberfläche eingesetzt werden.
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Die 3 und 4 zeigen eine alternative Ausgestaltung der PV-Anlage mit einer veränderten Modulhalterkonstruktion. Wie der schematische Querschnitt in 3 und die Aufsicht in 4 zeigen, werden als Modulhalter pfahlartige Profile 120 eingesetzt, die einen ersten Abschnitt 121 zum Fixieren im Untergrund und einen zweiten im Querschnitt I- oder Doppel-T-förmigen Abschnitt 122 aufweisen. Diese Profile des Abschnitts 122 umgreifen dabei mit den beiden parallelen Halteflächen 123, 124 seitlich die bifazialen Solarmodule 10, wobei jeder Modulhalter zwei benachbarte Solarmodule seitlich umfasst. Die Solarmodule können dabei durch die Halteflächen 123, 124 des I-Profil-Abschnitts 122 direkt geklemmt oder auch mit Hilfe von anderen Verbindungsmitteln, wie sie bereits vorstehend erläutert wurden, fixiert sein.
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Die einzelnen pfahlartigen Modulhalter 120 einer Solarmodulreihe können dabei auch über eine zusätzliche Tragekonstruktion miteinander verbunden sein. Es besteht auch die Möglichkeit, den ersten Abschnitt 121 der Modulhalter einstückig z. B. in Form einer Platte auszubilden, auf die die I- oder Doppel-T-förmigen Profilabschnitte 122 zum seitlichen Haltern der bifazialen Solarmodule aufgesetzt sind. Die pfahlartigen Modulhalter 120 können mit den zwischen den Solarmodulreihen angeordneten Reflektoren 30 fest oder lösbar verbunden sein oder keine Verbindung mit den Reflektoren haben. Die Reflektoren 30 bzw. deren Verbindung mit pfahlartigen Modulhaltern 120 können dabei ähnlich ausgestaltet werden wie bei der in 1 und 2 dargestellten Modulhalterkonstruktion.
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5 und 6 zeigen eine Abwandlung der in 1 und 2 dargestellten Auslegung der PV-Anlage mit einem geänderten Reflektordesign. Anstelle einer waagerechten Reflektorauslegung weist ein Reflektor 130 zwei ebene Reflektorflächen 131, 132 auf, die einen Winkel von 90° oder mehr bilden. Die Kante 133 zwischen den beiden den Winkel bildenden Flächen 131, 132 des Reflektors 130 verläuft dabei vorzugsweise mittig zwischen zwei parallelen Reihen bifazialer Solarmodule. Alternativ zu den ebenen Reflektorflächen besteht auch die Möglichkeit, die Reflektorflächen mit einer konkaven oder parabolischen Oberfläche auszugestalten. Beispielsweise können die Reflektorflächen in Form von Parabolspiegel oder -rinnen ausgebildet sein. Die aufgeweiteten Parabolrinnen können so ausgerichtet werden, dass das reflektierte Sonnenlicht auch bei erheblich verändertem Sonnenstand auf die PV-Module trifft.
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Durch das Vorsehen von gegenüber dem Untergrund geneigten Reflektorflächen besteht die Möglichkeit, Reflexionseigenschaften zu verbessern und für eine erhöhte Lichtreflexion auf die senkrecht stehenden bifazialen Solarmodulreihen zu sorgen. Der in 5 und 6 gezeigte Reflektor 130 ist ähnlich wie der in den 3 und 4 gezeigte Reflektor selbsttragend ausgebildet. Er kann auch mit einer Unterkonstruktion versehen sein. Der Reflektor 130 kann auf ähnliche Weise wie der in den 3 und 4 gezeigte Reflektor mit den seitlich angrenzenden Modulhaltern 20 verbunden sein. Wie die Aufsicht in 6 zeigt, kann der Reflektor 130 sich aus einzelnen Flächen zusammensetzen, die fest, z. B. über Schweißverbindungen, miteinander verbunden sind. Er kann aber auch als durchgehende Fläche ausgeformt sein.
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In den 7 und 8 ist eine Ausführung der PV-Anlage gezeigt, bei der die in 5 und 6 gezeigte Reflektorausgestaltung mit Modulhaltern verbunden ist, wie sie bei der in 3 und 4 gezeigten Ausgestaltung verwendet werden.
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Die 9 und 10 zeigen eine weitere Variante der Reflektorausgestaltung, bei der ein Reflektor 230 im Querschnitt ein wannenförmiges Profil besitzt mit einer ebenen Mittelfläche 231 und zwei seitlich abstehenden geneigten Flächen 232, 233. Die geneigten Flächen 232, 233 besitzen einen Neigungswinkel von 45° oder weniger gegenüber dem Untergrund und sorgen für eine verbesserte Reflexion der Lichtstrahlung auf die gegenüberliegenden senkrecht stehenden bifazialen Solarmodule. Alternativ zu einem kantigen Flächenanschluss zwischen der ebenen Mittelfläche 231 und den beiden Seitenflächen 232, 233 besteht auch die Möglichkeit, eine durchgehende Reflektoroberfläche mit einem konkaven Profil vorzusehen.
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Die Reflektoroberfläche kann dabei auf die beiden seitlichen geneigten Flächen 232, 233 reduziert werden. Die mittlere ebene Fläche 231 des Reflektors 230 muss keine Reflexionseigenschaften haben und kann z. B. zum Betreten der PV-Anlage im Rahmen von Installations- und Wartungsarbeiten genutzt werden. Die Reflektorflächen können einstückig ausgebildet sein oder sich aus getrennten Flächen zusammensetzen, die miteinander verbunden sind. Der Reflektor kann wiederum selbsttragend ausgestaltet sein oder auch mit einer Unterkonstruktion versehen werden.
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Weiter besteht die Möglichkeit, die seitlichen geneigten Flächen des Reflektors in den als Ständer ausgebildeten Modulhalter 20 zu integrieren. Wie in 16 gezeigt ist, können die beiden seitlichen Reflektorflächen 332, 333 sich dabei von der Außenkante der Standfläche 21 des Modulhalters zur Oberkante der Halteflächen 22, 23 erstrecken.
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11 und 12 zeigen eine weitere Variante der PV-Anlage, bei der der Reflektor 230 mit dem wannenförmigen Profil, wie er im Zusammenhang mit den 9 und 10 erläutert ist, bei einer Modulhalterausgestaltung, wie sie in den 3 und 4 eingesetzt wird, gezeigt ist.
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In 14 ist ein Aufbau einer PV-Anlage basierend auf der in 5 und 6 gezeigten Konstruktionsvariante dargestellt, wobei eine perspektivische Ansicht A und vier Detailansichten B, C, D, E gezeigt sind. Als Modulhalter 20 wird dabei eine Ausgestaltung verwendet, wie sie in 13 dargestellt ist. Der Modulhalter 20 wird dabei, wie insbesondere die Detailansicht B zeigt, mit einem Erdanker 25 im Untergrund fixiert.
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Bei der in 14 gezeigten Ausgestaltung ist ein Reflektor 230 selbsttragend ausgebildet und wird vorzugsweise aus Kunststoff, Aluminium, Stahl-, Keramik oder Glas gefertigt. Die Reflektorfläche ist, wie die Detailansicht B zeigt, mit Hilfe von Nieten 231 auf den Standflächen 21 der seitlich angrenzenden Modulhalter 20 befestigt, wodurch eine zusätzliche mechanische Abstützung des Modulhalters erreicht wird.
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15 zeigt eine Abwandlung der in 14 gezeigten PV-Anlage, wobei wiederum eine perspektivische Ansicht A und sechs Detailansichten B, C, D, E, F, G dargestellt sind. Ein Reflektor 330 weist in Abwandlung zu der in 14 gezeigten Ausführungsform eine Unterkonstruktion in Form von Reflektorträgern 331 auf. Die Reflektorträger 331 sind Aluminium- oder Stahlprofile mit einer Trägerstange 332 und einem dreieckigen Aufsatz 333, wie die Detailansicht E zeigt. Die Reflektorträger 331 sind mit ihrer Trägerstange 332 seitlich auf den Standflächen der angrenzenden Modulhalter 20 befestigt, z. B. durch Nieten 334 wie in Detailansicht G dargestellt. An den Dreieckskonstruktionen 333 der Reflektorträger 331 sind seitlich Reflektorbleche 335, 336 angeordnet und vorzugsweise wiederum durch Nieten oder Schrauben befestigt. Der an die Modulhalter angrenzende Bereich zwischen der Standfläche der Modulhalter und der Dreieckskonstruktionen 333 weist dagegen kein Blech auf und ermöglicht so ein einfaches Betreten der PV-Anlage, um Wartungs- und Reparaturarbeiten durchzuführen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009051766 B1 [0004]
- EP 2669596 A1 [0006]
- DE 202005007833 U1 [0007]
