DE102017010432A1 - Photovoltaic system and device for mobile attachment - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Photovoltaikanlage mit verstellbarem Neigungswinkel an Wänden sowie eine Vorrichtung zum Neigen eines Photovoltaikmoduls in Reaktion auf die Umgebungstemperatur.Die Photovoltaikanlage weist zumindest ein Photovoltaikmodul, eine Montageeinrichtung zur Montage an einer Wand, einen Hubzylinder und einen Hebel mit Rückholfeder auf.Die Erfindung betrifft auch eine Montageeinrichtung zur beweglichen Montage eines Photovoltaikmoduls an einer Wand und ein Set von Teilen umfassend eine Montageeinrichtung und mindestens ein Photovoltaikmodul.The invention relates to a photovoltaic system with adjustable angle of inclination to walls and a device for tilting a photovoltaic module in response to the ambient temperature. The photovoltaic system comprises at least one photovoltaic module, a mounting device for mounting on a wall, a lifting cylinder and a lever with return spring. The invention also a mounting device for movably mounting a photovoltaic module to a wall and a set of parts comprising a mounting device and at least one photovoltaic module.
Description
Die Erfindung betrifft eine Photovoltaikanlage mit verstellbarem Neigungswinkel an Wänden sowie eine Vorrichtung zum Neigen eines Photovoltaikmoduls in Reaktion auf die Umgebungstemperatur.The invention relates to a photovoltaic system with adjustable tilt angle on walls and a device for tilting a photovoltaic module in response to the ambient temperature.
Photovoltaikanlagen werden freistehend, auf Dächern von Gebäuden oder an deren Wänden montiert. Dabei ist die Höhe der erzielbaren Stromerzeugung vom Einfallswinkel der Sonnenstrahlung abhängig. Dieser wird wesentlich beeinflusst vom jahreszeitlichen Wechsel des Sonnenstandes. Auch der Neigungswinkel zwischen Photovoltaikanlage und Wand sowie die Himmelsrichtung zu der die Wandfläche mit der Photovoltaikanlage ausgerichtet ist, beeinflussen den Wirkungsgrad der Gesamtanlage. Bei unbeweglich flach an der Hauswand montierten Photovoltaikanlagen ist daher nachteilig, dass der Ertrag im Winter durch die flache Einstrahlung zwar noch brauchbar ist, aber im Sommer bei hohen Sonnenstand sehr schlechte Ertragsausbeuten (wegen des schlechten Einfallswinkels) erbringt.Photovoltaic systems are freestanding, mounted on roofs of buildings or on their walls. The amount of electricity production that can be generated depends on the angle of incidence of the solar radiation. This is significantly influenced by the seasonal change of the position of the sun. The angle of inclination between the photovoltaic system and the wall and the direction in which the wall surface is aligned with the photovoltaic system also influence the efficiency of the overall system. In immovably flat mounted on the wall of the house photovoltaic systems is therefore disadvantageous that the yield in the winter by the shallow radiation is still useful, but in the summer at high sun very poor yield yields (because of the poor angle of incidence).
Aus dem Stand der Technik sind Vorgehensweisen bekannt, um die Stromerzeugung abhängig vom Einfallswinkel der Sonnenstrahlung zu optimieren.Procedures are known from the prior art to optimize the power generation depending on the angle of incidence of solar radiation.
Bei einer Vorgehensweise wird der Einfall des Sonnenlichts über optische Komponenten wie Spiegel oder Linsen so umgelenkt, dass das Sonnenlicht im optimalen Winkel auf das fest montierte Photovoltaikmodul trifft (z.B.
Nachteilig an den bekannten Photovoltaikanlagen erster Art ist, dass zusätzliche optische Komponenten, wie Spiegel oder Linsen, benötigt werden, die hohe Kosten für die Herstellung und die Wartung erzeugen. Nachteilig an den bekannten Photovoltaikanlagen zweiter Art ist, dass ein zusätzlicher Motor mit entsprechendem Mess- und Regelaufwand für die Nachführung der Solarmodule (bzw. deren optischer Komponenten) an den Sonnenstand vorgesehen werden muss, was mit Zusatzkosten und zusätzlichem Energieaufwand verbunden ist.A disadvantage of the known photovoltaic systems of the first type is that additional optical components, such as mirrors or lenses, are required, which generate high costs for production and maintenance. A disadvantage of the known photovoltaic systems of the second kind is that an additional motor with appropriate measurement and control effort for the tracking of the solar modules (or their optical components) must be provided to the sun, which is associated with additional costs and additional energy.
Eine Aufgabe ist somit darin zu sehen, eines oder mehrere der oben beschriebenen Probleme zu lösen.It is therefore an object to solve one or more of the problems described above.
Idealerweise kann eine Photovoltaikanlage mit einstellbaren Neigungswinkel bereitgestellt werden, bei der Kosten für optische Komponenten, für Motoren und dessen Steuerung reduziert, möglicherweise sogar weitgehend vermieden werden.Ideally, a photovoltaic array with adjustable tilt angles may be provided, potentially reducing, possibly even largely eliminating, the cost of optical components, motors, and controls.
Vorteilhaft wäre zudem, wenn sich die Photovoltaikanlage mit einfachen Mitteln montieren lässt.It would also be advantageous if the photovoltaic system can be mounted with simple means.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Photovoltaikanlage und/oder eine Vorrichtung wie sie im vorliegenden Text und den Ansprüchen beschrieben ist.The object is achieved by a photovoltaic system and / or a device as described in the present text and the claims.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Montageeinrichtung wie im vorliegenden Text und den Ansprüchen beschrieben zur beweglichen Montage eines Photovoltaikmoduls an der Wand eines Gebäudes.Another object of the invention relates to a mounting device as described herein and the claims for movably mounting a photovoltaic module on the wall of a building.
Die Erfindung betrifft auch ein Set von Teilen, umfassend mindestens eine Montageeinrichtung wie im vorliegenden Text und den Ansprüchen beschrieben und mindestens ein Photovoltaikmodul wie im vorliegenden Text und den Ansprüchen beschrieben.The invention also relates to a set of parts comprising at least one mounting device as described herein and the claims and at least one photovoltaic module as described herein and in the claims.
Die erfindungsgemäße Lehre sieht vor, dass ein drehbar an einer Hauswand gelagertes Photovoltaikmodul durch einen Hubzylinder entsprechend der Umgebungstemperatur ausgelenkt wird. Der Hubzylinder ist mit einem Medium, bevorzugt einer Flüssigkeit, gefüllt, das sich bei Wärme ausdehnt und bei Kälte sein Volumen verringert, so dass der Kolben des Hubzylinders bei Wärme weiter ausgefahren ist als bei Kälte, insbesondere im Sommer weiter ausgefahren ist als im Winter.The teaching of the invention provides that a rotatably mounted on a house wall photovoltaic module is deflected by a lifting cylinder according to the ambient temperature. The lifting cylinder is filled with a medium, preferably a liquid, which expands when heated and reduces its volume in the cold, so that the piston of the lifting cylinder is extended further in heat than in cold weather, especially in summer is further extended than in winter.
Derartige Hubzylinder sind als Dehnzylinder bekannt und im Fachhandel erhältlich.Such lifting cylinders are known as expanding cylinders and available from specialist dealers.
In einer Ausführungsform kann zwischen Kolben und Photovoltaikmodul ein Hebel angeordnet sein, der bevorzugt eine Rückholfeder umfasst. Der Kolben lenkt das Photovoltaikmodul bei Temperaturerhöhung aus, indem er an einem geeigneten Angriffspunkt mit dem Photovoltaikmodul drehbar verbunden ist. Die Lage des Angriffspunkts wird so gewählt, dass die Auslenkung im Sommer (> 15°C) vorzugsweise einen Winkel von 30° bis 50 ° erreicht.In one embodiment, a lever may be arranged between the piston and the photovoltaic module, which lever preferably comprises a return spring. The piston deflects the photovoltaic module in temperature increase by being rotatably connected to the photovoltaic module at a suitable point of application. The location of the point of attack is chosen so that the deflection in the summer (> 15 ° C) preferably reaches an angle of 30 ° to 50 °.
Die Erfindung adressiert die Nachteile aus dem Stand der Technik, indem sie sich von deren zugrundeliegenden Prinzipien und den damit verbundenen Nachteilen abwendet.The invention addresses the drawbacks of the prior art by turning away from its underlying principles and associated disadvantages.
Gegenüber bekannten Photovoltaikanlagen ist bei der erfindungsgemäßen Photovoltaikanlage eine Messung des Sonnenstandes nicht nötig.Compared to known photovoltaic systems, a measurement of the position of the sun is not necessary in the photovoltaic system according to the invention.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auf einen Motor zur Nachführung des Photovoltaikmoduls verzichtet werden kann. Another advantage of the invention is that it is possible to dispense with a motor for tracking the photovoltaic module.
Noch ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass auf eine komplexe Steuerung für die Nachführung des Photovoltaikmoduls verzichtet werden kann.Yet another advantage of the solution according to the invention is that it is possible to dispense with a complex control for the tracking of the photovoltaic module.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Tragkraft für die Schneelast gegenüber herkömmlichen Montagesystemen verringert werden kann, da ein mit Schnee bedecktes erfindungsgemäßes Photovoltaikmodul mit einer geringen Umgebungstemperatur einhergeht und automatisch der kleinste Neigungswinkel eingenommen wird.Another advantage of the invention is that the load capacity for the snow load compared to conventional mounting systems can be reduced because a covered with snow photovoltaic module according to the invention is associated with a low ambient temperature and automatically the smallest inclination angle is taken.
Schließlich ist ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Photovoltaikanlage, dass keine optischen Komponenten zum Umlenken der Sonneneinstrahlung benötigt werden.Finally, a further advantage of the photovoltaic system according to the invention is that no optical components are needed to redirect the solar radiation.
Zudem lässt sich die Photovoltaikanlage mit einfachen Mitteln montieren.In addition, the photovoltaic system can be mounted with simple means.
Durch variieren der Position der zweiten Achse kann der maximale Winkel variiert werden. Im Sommer ist eine Auslenkung von bis zu 70° oder bis zu 60° oder bis zu 50° problemlos erreichbar.By varying the position of the second axis, the maximum angle can be varied. In summer, a deflection of up to 70 ° or up to 60 ° or up to 50 ° can be reached easily.
Die Photovoltaikanlage kann in einer Ausführungsform bereits mit einem kleinen Winkel, bevorzugt bis zu 15° oder bis zu 10° oder bis zu 5°, an der Wand angebracht sein, so dass die Sonneneinstrahlung bei Nullstellung des Kolbens im Hubzylinder (d.h. bei Kälte im Winter) optimiert ist. Mit dieser Ausführungsform lässt sich ohne Hebel bzw. mit nur einem kleinen Hebel eine große Auslenkung bei hoher Temperatur erreichen.
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1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. -
2 zeigt einen handelsüblichen Dehnzylinder mit Hebel und Rückholfeder, der bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen nach1 und3 verwendet wird. -
3 zeigt ein Detail einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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1 shows an embodiment of the invention. -
2 shows a commercial expansion cylinder with lever and return spring, according to the embodiments of the invention after1 and3 is used. -
3 shows a detail of another embodiment of the invention.
Die zweite Achse (
In dieser Ausführungsform ist der Hubzylinder (
Solange die Umgebungstemperatur unter ca. 8° Celsius liegt (Temperatur im Winter), ist der Kolben in Ruhestellung und das Photovoltaikmodul hat einen geringen Neigungswinkel zur Wand und bildet somit einen geeigneten Einfallswinkel für das Sonnenlicht im Winter.As long as the ambient temperature is below about 8 ° Celsius (winter temperature), the piston is at rest and the photovoltaic module has a low angle of inclination to the wall and thus forms a suitable angle of incidence for sunlight in winter.
Sobald die Umgebungstemperatur steigt, dehnt sich das Medium im Zylinder aus, so dass der Kolben herausbewegt wird und das Photovoltaikmodul an der zweiten Achse angehoben wird. Daraus resultiert eine Drehbewegung um die erste (obere) Achse. Zur Verlängerung des Hubweges dient ein Hebel (
Die Position, an der die zweite Achse an der Unterseite des Photovoltaikmoduls gelagert ist, kann einstellbar ausgeführt sein. Sie bestimmt den maximalen Auslenkwinkel des Photovoltaikmoduls. Die Position wird so eingestellt, dass bei einer Umgebungstemperatur von über ca. 15° Celsius ein geeigneter, vorzugsweise optimaler Einfallswinkel für den Sonnenstand im Sommer erreicht wird. Ein Winkel von bis zu ca. 70° oder bis zu ca. 60° ist damit problemlos erreichbar.The position at which the second axis is mounted on the underside of the photovoltaic module, can be made adjustable. It determines the maximum deflection angle of the photovoltaic module. The position is adjusted so that at an ambient temperature of about 15 ° Celsius, a suitable, preferably optimal angle of incidence for the position of the sun in summer is achieved. An angle of up to about 70 ° or up to about 60 ° is thus easily accessible.
Alternativ können auch Hubzylinder zum Einsatz kommen, die mit einem Gas oder einem Feststoff gefüllt sind. Vorteilhaft ist, wenn das Medium (Flüssigkeit, Gas oder Feststoff) im Zylinder geeignet ist, den Kolben bei Anstieg der Umgebungstemperatur herauszudrücken und bei Absenkung der Umgebungstemperatur einzufahren. Das Photovoltaikmodul kann dadurch dem Sonnenstand entsprechend, vorzugsweise optimal, ausgerichtet werden.Alternatively, lifting cylinders can be used, which are filled with a gas or a solid. It is advantageous if the medium (liquid, gas or solid) in the cylinder is suitable for pushing out the piston when the ambient temperature rises and when lowering the ambient temperature. The photovoltaic module can thereby be aligned with the position of the sun, preferably optimally.
Die Montagewinkel können wie herkömmliche, handelsübliche Montagewinkel ausgeführt sein, sie können aber auch einstückig oder auf einem gemeinsamen Träger vormontiert sein. Die Ausgestaltung der Montagewinkel dient zum Tragen des Photovoltaikmoduls und als Halterung für die erste (obere) Drehachse sowie den Zylinder. Es können auch ein oder mehrere Scharniere verwendet werden, mit denen das Photovoltaikmodul an der Wand befestigt ist. Sie bilden dann die obere Achse.The mounting bracket can be designed as conventional, commercial mounting bracket, but they can also be assembled in one piece or on a common carrier. The design of the mounting bracket is used to support the photovoltaic module and as a holder for the first (upper) axis of rotation and the cylinder. It is also possible to use one or more hinges with which the photovoltaic module is fastened to the wall. They then form the upper axis.
Der minimale Auslenkwinkel (für Winter) und der maximale Auslenkwinkel (für Sommer) können variiert werden, indem die Position des Lagers (
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |