DE102016203158A1 - Rahmenprofilleiste für Solarzelllaminate, gerahmtes Solarmodul und Befestigungssystem für Solarmodul - Google Patents
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Abstract
Description
- TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
- Die Erfindung betrifft eine Rahmenprofilleiste für Solarzelllaminate, ein Solarmodul mit einer derartigen Rahmenprofilleiste sowie ein Befestigungssystem für Solarmodule.
- TECHNISCHER HINTERGRUND
- Solarmodule (häufig auch Photovoltaikmodule oder PV-Module genannt) wandeln Sonnenlicht durch photoelektrische oder photochemische Prozesse direkt in elektrische Energie. Dazu weisen Solarmodule seriell oder parallel verschaltete halbleitermaterialbasierte Solarzellen auf, die in einem Solarzellenarray flächig angeordnet sind. Starre Solarmodule können beispielsweise aus siliziumbasierten Solarzellen bestehen, die zum Schutz gegenüber widrigen Einsatzbedingungen wie etwa Nässe, Korrosion oder mechanischer Belastung einem Laminierprozess unterzogen werden.
- Solarzelllaminate sind schichtweise aufgebaute plattenförmige Elemente, die zur Kapselung der Solarzellen dienen. Dazu können die Solarzellarrays beispielsweise zwischen einer kunststoffbasierten Ethylenvinylacetatschicht(EVA-Schicht) und einer rückseitigen Abdichtschicht aus Silikongummi oder Tedlar eingebettet werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann auf das Laminat auch eine Glasplatte auflaminiert werden.
- Zum Schutz der Kanten solcher Solarzelllaminate gegenüber kriechendem Eindringen von Flüssigkeit und zur Erhöhung der mechanischen Stabilität werden die Solarzelllaminate meist zu fertigen Solarmodulen gerahmt, beispielsweise mithilfe von Aluminiumstrangpressprofilen. Diese Rahmen können weiterhin zur Befestigung der Solarmodule auf Trägerschienen oder Dachtraversen genutzt werden.
- Die Druckschrift
EP 2 253 902 A2 beschreibt beispielsweise einen Bauteilesatz, welcher Quertraversen zur tragenden Aufnahme von rechteckigen Solarmodulen und Halter zum Anbringen der Quertraversen an Traversen enthält. Als weiteres Beispiel offenbart die DruckschriftDE 10 2010 005 570 A1 ein Profilelement zur Befestigung von Solarzellen, welches einen der Solarzelle zugewandten Auflagebereich und einen an diesen angrenzenden Klebebereich aufweist. - ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Eine der Aufgaben der Erfindung besteht nun darin, verbesserte Lösungen für Rahmen von Solarzelllaminaten zu finden, die hohen Flächenbelastungen standhalten können, leicht und schnell zu montieren sowie einfach zu transportieren sind.
- Diese und andere Aufgaben werden durch eine Rahmenprofilleiste für ein Solarzelllaminat mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Rahmenprofilleiste für ein Solarzelllaminat mit den Merkmalen des Anspruchs 8, ein Solarmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 10, und ein Befestigungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
- Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Rahmenprofilleiste für ein Solarzelllaminat einen Laminatklemmabschnitt, welcher zwei parallele, flächig ausgebildete und voneinander beabstandete Klemmschenkel zur klemmenden Aufnahme des Solarzelllaminats aufweist, und einen an den Laminatklemmabschnitt angrenzenden Nutprofilabschnitt, welcher eine durch Nutflanken gebildete Aufnahmenut für das Solarzelllaminat und zumindest abschnittsweise einen Nutstegbereich an der dem Laminatklemmabschnitt abgewandten Seite der Rahmenprofilleiste aufweist. Dabei ist zumindest eine der Nutflanken so geformt, dass die Aufnahmenut zumindest abschnittsweise eine Hinterschneidung aufweist.
- Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Rahmenprofilleiste für ein Solarzelllaminat einen Laminatklemmabschnitt, welcher zwei parallele, flächig ausgebildete und voneinander beabstandete Klemmschenkel zur klemmenden Aufnahme des Solarzelllaminats aufweist, und einen an den Laminatklemmabschnitt angrenzenden Nutprofilabschnitt, welcher eine durch Nutflanken gebildete Aufnahmenut für das Solarzelllaminat und zumindest abschnittsweise einen Nutstegbereich an der dem Laminatklemmabschnitt abgewandten Seite der Rahmenprofilleiste aufweist. Dabei ist ein Flansch zumindest abschnittsweise an den Nutstegbereich angeformt und steht im Wesentlichen senkrecht zu dem Nutstegbereich.
- Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung umfasst ein Solarmodul ein plattenförmiges Solarzelllaminat, und mindestens zwei Rahmenprofilleisten gemäß einem der beiden ersten Aspekte der Erfindung. Das Solarzelllaminat ist zwischen den Klemmschenkeln des Laminatklemmabschnitts hindurch bis in die Aufnahmenut hineingeführt und mit der Rahmenprofilleiste zu einem zumindest zweiseitig gerahmten Solarmodul verbunden.
- Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung umfasst ein Befestigungssystem mindestens ein Solarmodul gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, und mindestens eine Trägerschiene, welche mindestens eine Aufnahmeschiene aufweist, die mit der Rahmenprofilleiste des Solarmoduls in formschlüssigen Eingriff steht.
- Eine wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, die Rahmung eines Solarzelllaminats durch ein Hohlprofil mit Hinterschneidung vorzunehmen, so dass der Rahmen nicht nur dem Schutz und der Einfassung des Solarzelllaminats dient, sondern gleichzeitig ein Spundelement einer Spundung mit einer Trägerschiene darstellt. Dadurch kann eine Trägerschiene eines Befestigungssystems mit einem Hohlprofil versehen werden, welches zu der äußeren Form der Rahmung des Solarzelllaminats korrespondiert. Ein Solarmodul, welches ein derart gerahmtes Solarzelllaminat aufweist, kann dann in formschlüssigen Eingriff mit dem Hohlprofil der Trägerschiene gebracht werden, um das Solarmodul sicher zu arretieren.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
- Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
- KURZE INHALTSANGABE DER FIGUREN
- Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
-
1 eine schematische Illustration einer Rahmenprofilleiste für ein Solarzelllaminat gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
2 schematische Illustrationen von beispielhaften Querschnittsprofilen der Rahmenprofilleiste in1 gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung; -
3 eine schematische Illustration von beispielhaften Details eines Befestigungssystems für Solarmodule gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; -
4 eine schematische Illustration von beispielhaften Details eines weiteren Befestigungssystems für Solarmodule gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; -
5 eine schematische Illustration von beispielhaften Details eines weiteren Befestigungssystems für Solarmodule gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; -
6 eine schematische Illustration von beispielhaften Details eines weiteren Befestigungssystems für Solarmodule gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; -
7 eine schematische Illustration einer weiteren Rahmenprofilleiste für ein Solarzelllaminat gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; -
8 eine schematische Illustration von beispielhaften Details eines Befestigungssystems für Solarmodule gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; -
9 eine schematische Illustration einer Schienenabschlusskappe für die Befestigungssysteme der3 bis6 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; -
10 ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Rahmung eines Solarzelllaminats; und -
11 ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Befestigung eines gerahmten Solarmoduls an einer Trägerschiene. - Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt. Richtungsangebende Terminologie wie etwa „oben”, „unten”, „links”, „rechts”, „über”, „unter”, „horizontal”, „vertikal”, „vorne”, „hinten” und ähnliche Angaben werden lediglich zu erläuternden Zwecken verwendet und dienen nicht der Beschränkung der Allgemeinheit auf spezifische Ausgestaltungen wie in den Figuren gezeigt.
- In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts anderes ausgeführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
- BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
- Solarmodule im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen plattenförmige, starre Bauteile, die ein oder mehrere, flächig ausgebildete und senkrecht zu einer Flächennormalen des Solarmoduls orientierte Halbleiterbauelemente, wie etwa mono- und/oder polykristalline Solarzellen oder Dünnschicht-Solarzellen, aufweisen. Solarmodule im Sinne der vorliegenden Erfindung weisen dabei ein Solarzelllaminat auf, welches auf einer Vorderseite eine erste Schutzschicht, beispielsweise aus Sicherheitsglas oder gehärtetem Glas, und auf einer Rückseite eine zweite Schutzschicht, beispielsweise eine thermoplastische Kunststofffolie wie etwa Polyvinylfluorid oder eine andere Polyesterverbundfolie, aufweist. Zwischen den Schutzschichten sind in dem Solarzelllaminat die Solarzellen angeordnet, welche zusätzlich in eine oder mehrere Ethylenvinylacetatfolien eingebettet werden können.
- Die ersten und zweiten Schutzschichten können dabei schmutzabweisend, kratzfest und witterungsbeständig sein, beispielsweise durch eine spezielle Oberflächenbeschichtung. Zudem ist die erste Schutzschicht im Wesentlichen transparent gegenüber Sonnenlicht. Die Ethylenvinylacetatfolien können dem Schutz der Solarzellen vor Korrosion, Alterung durch UV-Einstrahlung und Eintrag von Feuchtigkeit dienen. Außerdem dienen die Ethylenvinylacetatfolien der elektrischen Isolation und beugen damit Kurzschlüssen innerhalb des Solarzellenarrays vor, deren Solarzellen beispielsweise über verzinnte Kupferbänder seriell und/oder parallel miteinander elektrisch verschaltet sind. Die zweite Schutzschicht kann beispielsweise ihrerseits ein Laminat aus mehreren Komponenten sein, und schützt die Rückseite des Solarmoduls vor Wettereinflüssen und mechanischer Belastung.
-
1 zeigt eine schematische Illustration einer Rahmenprofilleiste1 für ein Solarzelllaminat10 zur Verbindung zu einem Solarmodul100 . Das Solarzelllaminat10 kann beispielsweise eine rechteckige Grundfläche mit einer aktiven Oberfläche11 aufweisen. Die aktive Oberfläche11 kann durch eine Glasscheibe gebildet werden, welche das Solarzelllaminat10 nach oben hin abschließt und die darunter liegenden Solarzellen, die auf das Solarzelllaminat10 treffendes Licht in elektrische Energie umsetzen. Das Solarzelllaminat10 weist dabei eine über die Grundfläche hinweg im Wesentlichen gleichbleibende Dicke auf. - Mit einer der Randkanten
12 , beispielsweise mit einer Längskante, kann das Solarzelllaminat10 in die Rahmenprofilleiste1 eingeführt werden, wie schematisch durch den Pfeil in1 angedeutet. Die Rahmenprofilleiste1 kann beispielweise ein Strangpressprofil sein, beispielsweise aus Aluminium, oder alternativ in einem Walz- oder Rollprofilierprozess aus einem Aluminiumblech umgeformt werden. Gegebenenfalls kann die Rahmenprofilleiste1 auch eloxiert werden. - Die Rahmenprofilleiste
1 umfasst generell einen Laminatklemmabschnitt2 , an den ein Nutprofilabschnitt3 angrenzt. Der Laminatklemmabschnitt2 wird durch zwei parallele, flächig ausgebildete und voneinander beabstandete Klemmschenkel2a und2b gebildet, die so angeordnet sind, dass zwischen ihnen das Solarzelllaminat10 flächig aufgenommen und geklemmt werden kann. Dazu kann der Abstand zwischen den Klemmschenkeln2a und2b im Wesentlichen der Dicke des zu klemmenden Solarzelllaminats10 entsprechen. Die Rahmenprofilleiste1 kann beispielsweise über doppelseitiges Klebeband oder einen anderen (flüssigen) Klebstoff bzw. welcher an der Innenseite der Klemmschenkel2a und2b aufgebracht wird, an dem Solarzelllaminat10 fixiert werden. - Die Klemmschenkel
2a und2b des Laminatklemmabschnitts2 sind dabei an Öffnungskanten des Nutprofilabschnitts3 angeordnet. Der Nutprofilabschnitt3 weist eine Aufnahmenut für das Solarzelllaminat10 auf, die zumindest abschnittsweise durch einen Nutstegbereich4 an der dem Laminatklemmabschnitt2 abgewandten Seite der Rahmenprofilleiste1 sowie durch Nutflanken3a und3b gebildet sind, die an beiden Enden des Nutstegbereichs4 angeordnet sind. Die Nutflanken3a und3b sind dabei insbesondere so geformt, dass die Aufnahmenut zumindest abschnittsweise eine Hinterschneidung bzw. einen Hinterschnitt aufweist. Mit anderen Worten sind die Nutflanken3a und3b so ausgebildet, dass die Aufnahmenut zumindest an einer Stelle des Nutprofilabschnitts3 eine Erstreckung in Richtung der Flächennormalen des in die Aufnahmenut einzubringenden Solarzelllaminats10 aufweist, die größer ist als der Abstand zwischen den Klemmschenkeln2a und2b des Laminatklemmabschnitts2 . - Das Solarzelllaminat
10 wird durch den Laminatklemmabschnitt2 hindurch bis in die Aufnahmenut hineingeführt und mit der Rahmenprofilleiste1 zu einem gerahmten Solarmodul100 verbunden. Durch die Hinterschneidung der Aufnahmenut bildet der Nutprofilabschnitt3 somit ein hinterschnittenes Spundelement für das Solarmodul100 , welches zusammen mit einer entsprechend ausgeformten Aufnahmeschiene für den Nutprofilabschnitt3 eine hinterschnittene Spundung darstellen kann. Beispielhafte Formen für derartige Aufnahmeschienen werden weiter unten im Zusammenhang mit den3 und4 erläutert. - In die Aufnahmenut des Nutprofilabschnitts
3 kann zudem Dichtmasse oder Klebmasse, wie etwa Silikone, silanmodifizierte Polymere oder Polyurethane, eingebracht werden, um die Verbindung zwischen dem Solarzelllaminat10 und der Rahmenprofilleiste1 zu stärken und gegenüber Witterungseinflüssen oder alterungsbedingter Schwächung unempfindlicher zu machen. - Prinzipiell ist es möglich, an jeder der Seitenkanten
12 des Solarzelllaminats10 Rahmenprofilleisten1 anzubringen. Es kann sich jedoch als besonders vorteilhaft erweisen, nur an zwei entgegengesetzten Außenkanten, vorzugweise den Längskanten eines rechteckigen Solarzelllaminats10 Rahmenprofilleisten1 anzuordnen. Dadurch können die Solarmodule100 entlang der Längskantenrichtung in entsprechende Aufnahmeschienen eingeschoben werden. Wenn diese Längskantenrichtung und damit die Ausrichtung der Aufnahmeschienen entlang der Dachneigung eines für die Montage der Solarmodule100 vorgesehenen Schrägdachs eines Hauses verläuft, kann Schnee oder Regenwasser über die Breitkanten der Solarmodule100 , die parallel zur unteren Dachkante verlaufen, ungehindert ablaufen bzw. abtropfen. Die Bildung von Schmutzrändern an den ungerahmten Breitkanten der Solarmodule100 kann somit in vorteilhafter Weise verhindert werden, was wiederum die Wartung und Reinigung der Solarmodule100 erleichtert und den Wirkungsgrad der Solarzellen der Solarmodule100 erhöht. - Der Laminatklemmabschnitt
2 und der Nutprofilabschnitt3 können insbesondere einstückig und integral zueinander ausgebildet werden, beispielsweise über einen Extrusions-, Strangpress-, Walzprofilier- oder Rollprofilierprozess. Die Dicke der Klemmschenkel2a ,2b , der Nutflanken3a ,3b und des Nutstegbereichs4 kann dabei insbesondere im Wesentlichen einheitlich dick gewählt werden. Die Rahmenprofilleiste1 kann über den gesamten Leistenverlauf einen einheitlichen Querschnitt aufweisen. - In
2(A) bis (F) werden beispielhaft schematische Illustrationen von beispielhaften Querschnitten des Solarmoduls100 gezeigt. Das Solarzelllaminat10 ist dabei jeweils in eine Rahmenprofilleiste1 eingesetzt. Dabei haben die in den2(A) bis2(F) dargestellten Rahmenprofilleisten1 jeweils unterschiedlich geformte Nutprofilabschnitte3 . Die in den2(A) bis (F) gezeigten Ausführungsbeispiele zeigen dabei jeweils Nutprofilabschnitte3 , die zumindest abschnittsweise einen Hinterschnitt umfassen. Es sollte dabei klar sein, dass sich Merkmale und Merkmalsgruppen von in einer der2(A) bis (F) erläuterten Ausführungsbeispiele ebenso auf die anderen Ausführungsbeispiele übertragen lassen können. Insbesondere lassen sich die in2(A) bis (F) erläuterten Ausführungsbeispiele für die Nutprofilabschnitte3 gleichermaßen für Solarmodule100 wie in1 dargestellt sowie in Befestigungssystemen wie in den3 und4 dargestellt einsetzen. - In
2(A) hat der Nutprofilabschnitt3 einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt („dovetail”), das heißt der Nutstegbereich4 hat eine größere Breite als die Dicke des Solarzelllaminats10 und die Nutflanken3a und3b erstrecken sich schräg und aufeinander zulaufend von dem Nutstegbereich4 hin zu den Öffnungskanten des Nutprofilabschnitts3 . Die sich dadurch ergebende Querschnittsform ähnelt somit der eines Schwalbenschwanzes. - In den
2(B) und2(C) hat der Nutprofilabschnitt3 einen grundsätzlich rechteckigen Querschnitt, allerdings sind in den Nutflanken3a und3b jeweils konvexe, das heißt nach außen gerichtete Vorsprünge ausgebildet. In2(B) beispielsweise sind sägezahnförmige Vorsprünge gezeigt, während in2(C) abgerundete Höcker dargestellt sind. In beiden Fällen bilden die zum Laminatklemmabschnitt2 der Rahmenprofilleiste1 hin gewandten Vorsprungsseitenflächen Hinterschneidungen, die mit entsprechenden Ausnehmungen einer Aufnahmeschiene in formschlüssigen Eingriff gebracht werden können. Es ist dabei jedoch klar, dass andere geometrische Profilquerschnitte für die Vorsprünge ebenso geeignet sein und je nach Bedarf und Fertigungstechnik angepasst werden können. - In
2(D) hat der Nutprofilabschnitt3 nur auf einer Seite des Solarzelllaminats10 einen abgeschrägten Vorsprung, das heißt der Nutprofilabschnitt3 beschreibt einen „halben” Schwalbenschwanz. Durch die Ausbildung eines Vorsprungs auf nur einer Seite der Rahmenprofilleiste1 kann die Rahmenprofilleiste1 insgesamt schmäler gehalten werden und die Montagehöhe der Solarmodule100 kann vorteilhafterweise flacher erfolgen. Das Vorsehen von Hinterschneidungen auf nur einer Seite der Rahmenprofilleiste1 kann generell auch in den anderen Ausführungsvarianten der2(A) , (B), (C), (E) und (F) unter grundsätzlicher Beibehaltung der dort dargestellten geometrischen Profilformen vorgesehen werden. - In
2(E) hat der Nutprofilabschnitt3 eine T-Form, das heißt an dem Nutstegbereich4 sind rechteckige Vorsprünge angeordnet, die eine Hinterschneidung bilden. In2(F) ist der Nutprofilabschnitt3 insgesamt als an einer Öffnungsseite angeschnittener Hohlzylinder ausgebildet, so dass Nutstegbereich4 und Nutflanken3a ,3b nahtlos ineinander übergehen. Durch das runde bzw. elliptische Hohlprofil können scharfe Kanten an den Hinterschneidungen vermieden werden, wodurch beispielsweise beim Transport der Solarmodule100 die Gefahr durch Beschädigungen an den empfindlichen Solarzelllaminaten10 durch unbeabsichtigten Kontakt mit den Rahmenprofilleisten benachbart gelagerter bzw. transportierter Solarmodule100 reduziert werden kann. - Generell kann bei der Wahl der geometrischen Form der Nutprofilabschnitte
3 gemäß einer der Varianten der2(A) bis (F) oder einer passend abgewandelten Form davon beispielsweise die Fertigungstoleranz im Herstellungsprozess der Rahmenprofilleisten und der dazu korrespondierenden Aufnahmeschienen berücksichtigt werden, um eine möglichst passgenaue Aufnahme der Solarmodule100 in das Trägersystem bzw. Befestigungssystem zu gewährleisten, ohne unerwünschtes Spiel bei der Montage in Kauf nehmen zu müssen. - Die
3 bis6 zeigen jeweils Details von Befestigungssystemen200 ,300 ,400 und500 für Solarmodule, wie beispielsweise die Solarmodule100 wie im Zusammenhang mit den1 und2 illustriert und erläutert. Die Befestigungssysteme200 ,300 ,400 und500 der3 bis6 umfassen im Allgemeinen ein oder mehrere Solarmodule100 , welche ein Solarzelllaminat10 mit mindestens einer Rahmenprofilleiste1 an einer Seitenkante aufweisen. Die ein oder mehreren Solarmodule100 sind dabei in zu den Querschnittsprofilen der Rahmenprofilleisten1 korrespondierenden Aufnahmeschienen5a bzw.5b in formschlüssigem Eingriff aufgenommen. Die Aufnahmeschienen5a bzw.5b sind dabei jeweils Teil einer Trägerschiene20 der jeweiligen Befestigungssysteme200 ,300 ,400 und500 , von denen die Befestigungssysteme200 ,300 ,400 und500 jeweils mehrere aufweisen können. - Die Trägerschienen
20 sind generell längsförmig und in ihrem Querschnittsprofil über die Längserstreckung gleich geformt. Insbesondere können die Trägerschienen20 eine Längserstreckung aufweisen, die über die Länge einer mit einer Rahmenprofilleiste1 gerahmten Längskante12 eines Solarmoduls10 mit einer hinausgeht. Beispielsweise können die Trägerschienen20 eine mindestens n-fache Länge (n > 1) einer Längskante12 eines Solarmoduls100 aufweisen, so dass sich mehrere Solarmodule100 hintereinander mit ihrer jeweiliger Rahmenprofilleiste1 in die Aufnahmeschienen5a bzw.5b der Trägerschienen20 einführen und formschlüssig erfassen lassen. - Die Trägerschienen
20 der3 bis6 können beispielsweise aus Aluminium gefertigt werden, beispielsweise in einem Strangpress-, Walzprofilier- oder Rollprofilierprozess. Gegebenenfalls können die Trägerschienen20 als Ganzes eloxiert werden, um eine verbesserte Witterungsbeständigkeit zu erzielen. - Während sich die Trägerschienen
20 entlang der gerahmten Längskanten12 der Solarmodule100 bzw. entlang der Erstreckungsrichtung der Rahmenprofilleisten1 erstrecken, können die Befestigungssysteme200 ,300 ,400 und500 weiterhin quer zu den Trägerschienen20 verlaufenden Traversen21 umfassen, an welchen die Trägerschienen20 befestigt werden können. Die Traversen21 können dabei einer Befestigung des gesamten Trägersystems aus Solarmodulen100 und Trägerschienen20 auf einem gewünschten Untergrund, wie etwa einem Hausdach oder dem Boden dienen. Die Trägerschienen20 können über beliebige geeignete Mittel mit den Traversen21 verbunden werden, wie beispielsweise Steckverbindungen, Rastverbindungen, Schraubverbindungen oder Klebverbindungen. - In den Ausführungsvarianten der
3 bis6 sind jeweils Schwalbenschwanzprofile für die Nutprofilabschnitte3 der Rahmenprofilleisten1 als illustratives Beispiel dargestellt. Es ist dabei jedoch selbstverständlich, dass auch anders geformte Nutprofilabschnitte3 für die Ausbildung der Rahmenprofilleisten1 der in den Befestigungssystemen200 ,300 ,400 ,500 verwendeten Solarmodule100 in Frage kommen, insbesondere die Formen der Nutprofilabschnitte3 wie im Zusammenhang mit2(A) bis (F) illustriert und erläutert. Je nach Wahl der Form der Nutprofilabschnitte3 ist es dann ebenso selbstverständlich, dass auch die Aufnahmeschienen5a bzw.5b in der Form der gewählten Nutprofilabschnitte3 korrespondierender Hohlprofilform ausgebildet werden können, um stets einen formschlüssigen Eingriff der Rahmenprofilleisten1 mit den Aufnahmeschienen5a bzw.5b gewährleisten zu können. - Die Solarmodule
100 können mit ihren gerahmten Längskanten12 durch ein Einschieben entlang der Rahmenprofilleisten1 mit den Aufnahmeschienen5a bzw.5b in Eingriff gebracht werden. Bei längeren Trägerschienen20 können auf diese Weise mehrere Solarmodule100 sequentiell in die Aufnahmeschienen5a bzw.5b eingeführt werden. Die Solarmodule100 müssen nach dem Einbringen in die Aufnahmeschienen5a bzw.5b nicht zwangsläufig in den Aufnahmeschienen5a bzw.5b zusätzlich gesichert oder fixiert werden. Für eine Wartung, Reparatur oder Demontage des Befestigungssystems200 ,300 ,400 oder500 kann es dann sehr leicht sein, die einzelnen Solarmodule100 in umgekehrter Reihenfolge aus den Aufnahmeschienen wieder heraus zu ziehen, ohne dass es dafür speziellen Werkzeugs bedürfte. - Gegebenenfalls können bei nicht horizontal verlaufenden, das heißt bei geneigten Trägerschienen
20 ein oder mehrere Schienenabschlusskappen vorgesehen werden, die die Solarmodule100 gegenüber einem Längsverrutschen in den Aufnahmeschienen5a bzw.5b sichern. Diese Schienenabschlusskappen können nach dem formschlüssigen Einbringen der Solarmodule100 mit den Aufnahmeschienen5a bzw.5b verbunden werden. -
9 zeigt eine schematische Illustration einer beispielhaften Schienenabschlusskappe22 , wie sie für die Befestigungssysteme200 ,300 ,400 ,500 und600 der3 bis6 sowie8 eingesetzt werden kann. Die Schienenabschlusskappe22 kann beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein und in ihrer äußeren Form dem Hohlprofil der Aufnahmeschienen5a bzw.5b der Trägerschienen20 angeglichen sein, so dass sich die Schienenabschlusskappe22 in den Rand einer Aufnahmeschiene5a bzw.5b einschieben lässt. Die Schienenabschlusskappe22 kann dabei beispielsweise kraftschlüssig in dem Hohlprofil der Aufnahmeschiene5a bzw.5b geklemmt werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Schienenabschlusskappe22 eine Bohrung23 oder ein Durchgangsloch aufweisen, über welches die Schienenabschlusskappe22 in der Aufnahmeschiene5a bzw.5b durch einen Niet, einen Bolzen oder eine Schraube fixiert werden kann. Die Schienenabschlusskappe22 kann dabei nach dem Einführen der gerahmten Längskanten12 eines oder mehrerer Solarmodule100 auf die Aufnahmeschiene5a bzw.5b aufgesteckt werden, um die Solarmodule100 gegenüber einem Herausrutschen aus der Aufnahmeschiene5a bzw.5b zu hindern. Dies ist insbesondere bei einer Montage des Befestigungssystems200 ,300 ,400 ,500 oder600 auf einem Schrägdach von Vorteil. - Die Ausführungsvariante des Befestigungssystems
200 in3 zeichnet sich dadurch aus, dass lediglich eine einseitige Aufnahmeschiene5a für die Aufnahme eines oder mehrerer Solarmodule100 auf der in der Zeichnung linken Seite der Trägerschiene20 möglich ist. Derartige Trägerschienen20 können beispielsweise an den Rändern einem Solarmodularrays eingesetzt werden. Die Trägerschiene20 kann unter der Aufnahmeschiene5a beispielsweise einen Verkabelungsschacht7a aufweisen, in dem elektrische Zuleitungen zu den Solarzellen des Solarzelllaminats10 entlang der Trägerschienen20 geführt werden können. Die Trägerschiene20 kann zudem einen Befestigungsabschnitt9 aufweisen, der zum Beispiel über Schraub- oder Bolzenverbindungen8a mit der Traverse21 verbunden werden kann. Die Aufnahmeschiene5a , der Verkabelungsschacht7a sowie der Befestigungsabschnitt9 können dabei insbesondere einstückig ausgebildet werden. - Die Ausführungsvariante des Befestigungssystems
300 in4 unterscheidet sich von dem Befestigungssystem200 der3 dadurch, dass auf beiden Seiten der Trägerschiene20 Aufnahmeschienen5a bzw.5b angeformt sind, so dass sowohl links als auch rechts von der Trägerschiene20 ein oder mehrere Solarmodule100 formschlüssig in den jeweiligen Aufnahmeschienen5a bzw.5b aufgenommen werden können. Die Hohlprofile der Aufnahmeschienen5a bzw.5b weisen dabei Öffnungen auf, die in entgegengesetzte Richtungen weisen. Dementsprechend können die Trägerschienen20 der4 auch zwei Verkabelungsschächte7a und7b aufweisen. Zwischen den Aufnahmeschienen5a bzw.5b kann für flexible Beabstandungen der einzelnen Solarmodulreihen auf beiden Seiten der Trägerschiene20 ein Abstandshalterabschnitt6 eingefügt werden. Dieser Abstandshalterabschnitt6 kann zudem in vorteilhafter Weise die mechanische Stabilität der Hohlprofile der Aufnahmeschienen5a bzw.5b gegenüber einem Abknicken oder Verbiegen erhöhen. Durch den gegenüber der schmaleren Ausführungsvariante der3 verbreiterten Befestigungsabschnitt9 der4 kann zudem eine weitere Schraub- oder Bolzenverbindung8b vorgesehen werden, mit der der Befestigungsabschnitt9 an der Traverse21 befestigt werden kann. - In
5 ist eine Ausführungsvariante eines Befestigungssystems400 gezeigt, in der die Aufnahmeschienen5a bzw.5b ohne lateralen Abstand voneinander ausgeformt sind. An den Aufnahmeschienen5a bzw.5b ist lediglich ein Trägerfuß7c angebracht, der über Rastnasen9a und9b das Einhaken der Trägerschiene20 an einem Rasthakenabschnitt21a einer Traverse21 ermöglicht. Der Rasthakenabschnitt21a kann über einen Rastvorsprung21b der Traverse21 aus der Traversenebene herausgeführt werden. Durch diese Art der Verbindung der Trägerschiene20 mit der Traverse21 kann gegebenenfalls auf Schraub- oder Bolzenverbindungen verzichtet werden, wodurch der Montageaufwand sinkt. - Die Ausführungsvariante des Befestigungssystems
500 in6 kennzeichnet sich dadurch, dass der Abstandshalterabschnitt6 zwischen den Aufnahmeschienen5a und5b zugleich als Führungskanal für eine Schraube oder einen Bolzen8e dient, der über Muttern und Kontermuttern8c bzw.8d in der Trägerschiene20 fixiert werden kann. Die Schraube bzw. der Bolzen8e kann dann seinerseits zur Verbindung der Trägerschiene mit einer darunter liegenden Bohrung in einer Traverse21 dienen. Derartige Schrauben bzw. Bolzen8e können in regelmäßigen Abständen entlang der Trägerschiene20 vorgesehen werden, um eine Verbindung mit mehreren parallel zueinander verlaufenden und voneinander beabstandeten Traversen21 zu ermöglichen. -
7 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines gerahmten Solarmoduls100 , welches durch ein Zusammenfügen eines Solarzelllaminats10 mit einer Rahmenprofilleiste1 gebildet werden kann. Im Gegensatz zu der Rahmenprofilleiste1 wie sie in1 dargestellt und erläutert ist, weist die Rahmenprofilleiste1 der7 zusätzlich einen an den Nutstegbereich4 angeformten, senkrecht zum Nutstegbereich4 stehenden Flansch4a auf. Der Flansch4a kann beispielsweise entlang der Erstreckungsrichtung der Rahmenprofilleiste1 in regelmäßigen Abständen ein oder mehrere Durchgangsbohrungen4b aufweisen. Der Flansch4a kann im Wesentlichen in der Mitte des Nutstegbereichs4 angeformt werden, wobei es jedoch auch vorteilhaft sein kann, ein vordefiniertes Maß an Exzentrizität für die Anformung des Flansches4a vorzusehen. - Diese Exzentrizität kann dazu dienen, zwei Flansche
4a von gegeneinander gerichteten und auf derselben Höhe angeordneten Rahmenprofilleisten1 in einem Stoßbereich überlagern zu können. Eine solche Überlagerung zweier Flansche4a ist in der Ausführungsvariante eines Befestigungssystems600 in8 dargestellt. Die Ausführungsvariante des Befestigungssystems600 in8 entspricht im Wesentlichen der Ausführungsvariante des Befestigungssystems500 in6 und unterscheidet sich von letzterem im Wesentlichen dadurch, dass in den senkrecht stehenden Innenwänden der Aufnahmeschienen5a bzw.5b Durchbrechungen eingebracht sind, durch die die Flansche4a benachbarter Rahmenprofilleisten1 von der linken und rechten Schienenseite in den Abstandshalterabschnitt6 hineinragen können. Der Abstandshalterabschnitt6 ist dabei so dimensioniert, dass die Flansche4a von beiden Seiten vollständig in dem Abstandshalterabschnitt6 aufgenommen werden können und sich dabei in einem Stoßbereich überlagern. - Durch die sich entsprechend überlagernden Durchgangsbohrungen
4b der überlagernden Flansche4a können dann die Schrauben bzw. Bolzen8e hindurch geführt werden und die Rahmenprofilleisten1 zusätzlich gegenüber einem Verrutschen bzw. ungewollten Bewegen innerhalb der Aufnahmeschienen5a bzw.5b hindern. Das Befestigungssystem600 in8 kann insbesondere für Solarmodulanwendungen mit hohen Anforderungen an Robustheit und Installationssicherheit eingesetzt werden, in denen Ästhetik eine untergeordnete Rolle spielt, wie etwa Industrieanlagen oder Freifeldphotovoltaikanlagen. -
10 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens30 zur Rahmung eines Solarzelllaminats. Das Verfahren30 kann insbesondere zur Rahmung des Solarzelllaminats10 mit einer Rahmenprofilleiste1 wie in1 bzw.2(A) bis (F) dargestellt verwendet werden. Mit dem Verfahren30 kann insbesondere ein gerahmtes Solarmodul100 hergestellt werden. - In einem ersten Schritt
31 erfolgt ein Einführen eines plattenförmigen Solarzelllaminats10 in einen Laminatklemmabschnitt2 einer Rahmenprofilleiste1 mit zwei parallelen, flächig ausgebildeten und voneinander beabstandeten Klemmschenkeln2a ,2b . Das plattenförmige Solarzelllaminat10 wird in Schritt32 dann durch den Laminatklemmabschnitt2 in einen an den Laminatklemmabschnitt2 angrenzenden Nutprofilabschnitt3 hindurchgeführt. Der Nutprofilabschnitt3 weist eine durch Nutflanken3a ,3b gebildete Aufnahmenut auf. Die Nutflanken3a ,3b sind so geformt sind, dass die Aufnahmenut zumindest abschnittsweise eine Hinterschneidung aufweist. - Schließlich kann das Solarzelllaminat
10 zwischen den Klemmschenkeln2a ,2b fixiert werden, zum Beispiel mithilfe eines doppelseitigen Klebebandes. Optional kann in einem Schritt34 noch Dichtmasse oder Klebemasse wie etwa Silikon oder ähnliches in die Aufnahmenut gespritzt werden, damit das plattenförmige Solarzelllaminat10 in dem Nutprofilabschnitt3 fixiert werden kann. -
11 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens40 zur Befestigung eines gerahmten Solarmoduls an einer Trägerschiene, beispielsweise einer Trägerschiene20 wie im Zusammenhang mit3 bis6 oder8 dargestellt und erläutert. - In einem ersten Schritt
41 erfolgt ein Einschieben der Rahmenprofilleiste1 des Solarmoduls100 in eine Aufnahmeschiene5a bzw.5b der Trägerschiene20 , so dass die Rahmenprofilleiste1 des Solarmoduls100 mit der Aufnahmeschiene5a ,5b in formschlüssigem Eingriff steht. Danach kann eine Schienenabschlusskappe, beispielswiese eine Schienenabschlusskappe22 wie im Zusammenhang mit9 erläutert, an dem offenen Ende der Aufnahmeschiene5a ,5b der Trägerschiene20 angebracht werden, so dass das Solarmodul100 in der Aufnahmeschiene5a ,5b durch die Schienenabschlusskappe arretiert wird. - In der vorangegangenen detaillierten Beschreibung sind verschiedene Merkmale zur Verbesserung der Stringenz der Darstellung in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst worden. Es sollte dabei jedoch klar sein, dass die obige Beschreibung lediglich illustrativer, keinesfalls jedoch beschränkender Natur ist. Sie dient der Abdeckung aller Alternativen, Modifikationen und Äquivalente der verschiedenen Merkmale und Ausführungsbeispiele. Viele andere Beispiele werden dem Fachmann aufgrund seiner fachlichen Kenntnisse in Anbetracht der obigen Beschreibung sofort und unmittelbar klar sein.
- Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien und ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis bestmöglich darstellen zu können. Dadurch können Fachleute die Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsbeispiele in Bezug auf den beabsichtigten Einsatzzweck optimal modifizieren und nutzen. In den Ansprüchen sowie der Beschreibung werden die Begriffe „beinhaltend” und „aufweisend” als neutralsprachliche Begrifflichkeiten für die entsprechenden Begriffe „umfassend” verwendet. Weiterhin soll eine Verwendung der Begriffe „ein”, „einer” und „eine” eine Mehrzahl derartig beschriebener Merkmale und Komponenten nicht grundsätzlich ausschließen.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Rahmenprofilleiste
- 2
- Laminatklemmabschnitt
- 2a
- Klemmschenkel
- 2b
- Klemmschenkel
- 3
- Nutprofilabschnitt
- 3a
- Nutflanke
- 3b
- Nutflanke
- 4
- Nutstegbereich
- 4a
- Flansch
- 4b
- Durchgangsbohrung
- 5a
- Aufnahmeschiene
- 5b
- Aufnahmeschiene
- 6
- Abstandhalterabschnitt
- 7a
- Verkabelungsschacht
- 7b
- Verkabelungsschacht
- 7c
- Trägerfuß
- 8a
- Schraub-/Bolzenverbindung
- 8b
- Schraub-/Bolzenverbindung
- 8c
- Mutter
- 8d
- Kontermutter
- 8e
- Schraube/Bolzen
- 9
- Befestigungsabschnitt
- 9a
- Rastnase
- 9b
- Rastnase
- 10
- Solarzelllaminat
- 11
- Solarzellarray
- 12
- Seitenkante
- 20
- Trägerschiene
- 21
- Traverse
- 21a
- Rasthaken
- 21b
- Rastvorsprung
- 22
- Schienenabschlusskappe
- 23
- Bohrung
- 30
- Verfahren
- 31
- Verfahrensschritt
- 32
- Verfahrensschritt
- 33
- Verfahrensschritt
- 34
- Verfahrensschritt
- 40
- Verfahren
- 41
- Verfahrensschritt
- 42
- Verfahrensschritt
- 100
- Solarmodul
- 200
- Befestigungssystem
- 300
- Befestigungssystem
- 400
- Befestigungssystem
- 500
- Befestigungssystem
- 600
- Befestigungssystem
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 2253902 A2 [0005]
- DE 102010005570 A1 [0005]
Claims (15)
- Rahmenprofilleiste (
1 ) für ein Solarzelllaminat (10 ), mit: einem Laminatklemmabschnitt (2 ), welcher zwei parallele, flächig ausgebildete und voneinander beabstandete Klemmschenkel (2a ,2b ) zur klemmenden Aufnahme des Solarzelllaminats (10 ) aufweist; und einem an den Laminatklemmabschnitt (2 ) angrenzenden Nutprofilabschnitt (3 ), welcher eine durch Nutflanken (3a ,3b ) gebildete Aufnahmenut für das Solarzelllaminat (10 ) und zumindest abschnittsweise einen Nutstegbereich (4 ) an der dem Laminatklemmabschnitt (2 ) abgewandten Seite der Rahmenprofilleiste (1 ) aufweist, wobei zumindest eine der Nutflanken (3a ,3b ) so geformt ist, dass die Aufnahmenut zumindest abschnittsweise eine Hinterschneidung aufweist. - Rahmenprofilleiste (
1 ) gemäß Anspruch 1, weiterhin mit: einem Flansch (4a ), welcher zumindest abschnittsweise an den Nutstegbereich (4 ) angeformt ist und im Wesentlichen senkrecht zu dem Nutstegbereich (4 ) steht. - Rahmenprofilleiste (
1 ) gemäß Anspruch 2, wobei der Flansch (4a ) entlang der Erstreckungsrichtung der Rahmenprofilleiste (1 ) ein oder mehrere Durchgangsbohrungen (4b ) aufweist. - Rahmenprofilleiste (
1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Nutprofilabschnitt (3 ) zumindest abschnittsweise einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt aufweist. - Rahmenprofilleiste (
1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in einer oder beiden Nutflanken (3a ,3b ) oder an dem Nutstegbereich zumindest abschnittsweise nach außen gerichtete Vorsprünge ausgebildet sind. - Rahmenprofilleiste (
1 ) gemäß Anspruch 5, wobei an dem Nutstegbereich (4 ) rechteckige Vorsprünge ausgebildet sind. - Rahmenprofilleiste (
1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Nutprofilabschnitt (3 ) insgesamt als an einer Öffnungsseite angeschnittener Hohlzylinder ausgebildet ist. - Rahmenprofilleiste (
1 ) für ein Solarzelllaminat (10 ), mit: einem Laminatklemmabschnitt (2 ), welcher zwei parallele, flächig ausgebildete und voneinander beabstandete Klemmschenkel (2a ,2b ) zur klemmenden Aufnahme des Solarzelllaminats (10 ) aufweist; und einem an den Laminatklemmabschnitt (2 ) angrenzenden Nutprofilabschnitt (3 ), welcher eine durch Nutflanken (3a ,3b ) gebildete Aufnahmenut für das Solarzelllaminat (10 ) und zumindest abschnittsweise einen Nutstegbereich (4 ) an der dem Laminatklemmabschnitt (2 ) abgewandten Seite der Rahmenprofilleiste (1 ) aufweist, wobei ein Flansch (4a ) zumindest abschnittsweise an den Nutstegbereich (4 ) angeformt ist und im Wesentlichen senkrecht zu dem Nutstegbereich (4 ) steht. - Rahmenprofilleiste (
1 ) gemäß Anspruch 8, wobei der Flansch (4a ) entlang der Erstreckungsrichtung der Rahmenprofilleiste (1 ) ein oder mehrere Durchgangsbohrungen (4b ) aufweist. - Solarmodul (
100 ), mit: einem plattenförmigen Solarzelllaminat (10 ); und mindestens zwei Rahmenprofilleisten (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Solarzelllaminat (10 ) zwischen den Klemmschenkeln (2a ,2b ) des Laminatklemmabschnitts (2 ) hindurch bis in die Aufnahmenut hineingeführt und mit der Rahmenprofilleiste (1 ) zu einem zumindest zweiseitig gerahmten Solarmodul (100 ) verbunden ist. - Befestigungssystem (
200 ;300 ;400 ;500 ;600 ) für Solarmodule (100 ), mit: mindestens einem Solarmodul (100 ) gemäß Anspruch 10; und mindestens einer Trägerschiene (20 ), welche mindestens eine Aufnahmeschiene (5a ;5b ) aufweist, die mit der Rahmenprofilleiste (1 ) des Solarmoduls (100 ) in formschlüssigen Eingriff steht. - Befestigungssystem (
300 ;400 ;500 ;600 ) gemäß Anspruch 11, wobei die Trägerschiene (20 ) mindestens zwei Aufnahmeschienen (5a ;5b ) mit Hohlprofilen aufweist, welche Öffnungen aufweisen, die in entgegengesetzte Richtungen der Trägerschiene (20 ) weisen. - Befestigungssystem (
300 ;500 ;600 ) gemäß Anspruch 12, wobei die Trägerschiene (20 ) weiterhin einen Abstandshalterabschnitt (6 ) aufweist, der zwischen den mindestens zwei Aufnahmeschienen (5a ;5b ) angeordnet ist. - Befestigungssystem (
500 ;600 ) gemäß Anspruch 13, weiterhin mit: einer Schraub- oder Bolzenverbindung (8e ), welche durch den Abstandshalterabschnitt (6 ) verläuft. - Befestigungssystem (
600 ) gemäß Anspruch 14, wobei die Rahmenprofilleiste (1 ) des Solarmoduls (100 ) einen Flansch (4a ) aufweist, welcher an einen Nutstegbereich (4 ) der Rahmenprofilleisten (1 ) angeformt ist, im Wesentlichen senkrecht zu dem Nutstegbereich (4 ) steht, und in den Abstandshalterabschnitt (6 ) hineinragt; und wobei die Schraub- oder Bolzenverbindung (8e ) durch eine Durchgangsbohrung (4b ) in dem Flansch (4a ) hindurch verläuft.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201520002312 DE202015002312U1 (de) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | Ramenprofilleiste für Solarzelllaminate, gerahmtes Solarmodul und Befestigungssystem für Solarmodule |
DE202015002312.6 | 2015-03-26 |
Publications (1)
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