DE102019208776A1 - Solar module support frame and solar system with a hollow profile, as well as a method for manufacturing a solar module support structure - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Solarmodultraggerüst (12) umfassend eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Hohlprofilen (20), von denen zumindest ein Teil zumindest abschnittsweise mit einem das jeweilige Hohlprofil (20) aussteifenden Schaummaterial ausgeschäumt ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Solaranlage (10) und ein Verfahren zum Ausschäumen eines Hohlprofils (20) für ein Solarmodultraggerüst.The invention relates to a solar module support frame (12) comprising a plurality of interconnected hollow profiles (20), at least a part of which is at least partially filled with a foam material stiffening the respective hollow profile (20). The invention also relates to a solar system (10) and a method for foaming a hollow profile (20) for a solar module support frame.
Description
Solarmodule werden in der Praxis bei Freiflächenanlagen wie auch bei sogenannten Aufdachanlagen in der Regel auf Solarmodultraggerüsten montiert. Diese Traggerüste müssen über Jahrzehnte selbst bei an den Solarmodulen angreifenden Wind- und ggf. auch Schneelasten eine laststabile Verankerung der Solarmodule ermöglichen. Die in der Praxis eingesetzten Solarmodultraggerüste sind in der Regel in Modulbauweise aus einer Vielzahl von Winkel- und/oder Hohlprofilen aufgebaut und müssen nicht zuletzt aufgrund des bei Anlagen für erneuerbare Energien bestehenden Kostendrucks kostengünstig zu fertigen, zu transportieren und auch zu montieren sein. Insbesondere die Transportkosten fallen bei den oftmals entlegenen Montageorten von Solaranlagen ins Gewicht.In practice, solar modules are usually mounted on solar module support frames in open-space systems as well as in so-called roof-top systems. These supporting structures must enable the solar modules to be anchored in a load-stable manner over decades, even when the wind and, if necessary, snow loads attack the solar modules. The solar module support frames used in practice are usually built in modular form from a large number of angle and / or hollow profiles and, not least because of the cost pressure that exists in systems for renewable energies, must be inexpensive to manufacture, transport and also assemble. In particular, the transport costs are significant in the often remote installation locations of solar systems.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Solarmodultraggerüst sowie eine Solaranlage mit mehreren Hohlprofilen anzugeben, das insgesamt wirtschaftlicher zu fertigen und zu transportieren sind. Darüber hinaus soll ein kostengünstiges Verfahren zum Herstellen eines solchen Solarmodultraggerüsts angegeben werden.It is the object of the invention to provide a solar module support frame and a solar system with a plurality of hollow profiles that are overall more economical to manufacture and transport. In addition, a cost-effective method for producing such a solar module support framework is to be specified.
Die das Solarmodultraggerüst betreffende Aufgabe wird durch ein Solarmodultraggerüst mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die Solaranlage ist in Anspruch 13 und das erfindungsgemäße Verfahren ist in Anspruch 14 angegeben.The problem relating to the solar module support framework is achieved by a solar module support framework with the features specified in claim 1. The solar system is specified in claim 13 and the method according to the invention is specified in
Das Solarmodultraggerüst umfasst erfindungsgemäß eine Mehrzahl von miteinander mechanisch verbundenen, insbesondere aneinander befestigten, Hohlprofilen, die zumindest abschnittsweise mit einem das jeweilige Hohlprofil aussteifenden Schaummaterial ausgeschäumt sind. Dadurch kann einerseits der Materialeinsatz für die ausgeschäumten Hohlprofile, die in der Regel aus Metall bestehen, und dadurch die Transportkosten des Solarmodultraggerüsts, die im Rahmen der Bereitstellung der Bauteile am Montageort des Solarmodulgerüsts anfallen, reduziert werden. Die ausgeschäumten Hohlprofile können mit einer Wandstärke realisiert werden, die gegenüber der Wandstärke herkömmlicher Hohlprofile reduziert ist. Zugleich können die Hohlprofile durch das im Inneren des Hohlprofils angeordnete Schaummaterial ausgesteift werden, so dass deren Lastaufnahmevermögen unverändert bzw. im Wesentlichen erhalten ist.According to the invention, the solar module support frame comprises a plurality of hollow profiles mechanically connected to one another, in particular fastened to one another, which are at least partially filled with a foam material stiffening the respective hollow profile. As a result, on the one hand, the use of material for the foamed hollow profiles, which are usually made of metal, and thus the transport costs of the solar module support frame, which are incurred as part of the provision of the components at the installation site of the solar module frame, can be reduced. The foamed hollow profiles can be realized with a wall thickness that is reduced compared to the wall thickness of conventional hollow profiles. At the same time, the hollow profiles can be stiffened by the foam material arranged in the interior of the hollow profile, so that their load-bearing capacity is unchanged or essentially retained.
Das Schaummaterial kann nach der Erfindung insbesondere ein synthetisches Polymer umfassen. Derlei synthetische Polymere sind kostengünstig aus am Markt frei verfügbaren Grundmaterialien herstellbar und können mit einem nur geringen technischen Aufwand in das Hohlprofil eingebracht werden. So kann das Schaummaterial beispielsweise ein Polystyrol oder ein Polyurethan umfassen. According to the invention, the foam material can in particular comprise a synthetic polymer. Such synthetic polymers can be produced inexpensively from basic materials freely available on the market and can be incorporated into the hollow profile with only little technical effort. For example, the foam material can comprise a polystyrene or a polyurethane.
Nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Schaummaterial geschlossenzellig ausgeführt. Dadurch kann einerseits eine besonders wirksame mechanische Aussteifung der Hohlprofile und andererseits ein wasserdichter und ggf. sogar luftdichter Verschluß der Hohlprofile an deren beiden offenen Enden erreicht werden. Spezielle Endkappen erübrigen sich. So kann einem unerwünschten Eindringen von (Niederschlags-)Wasser und im Fall eines luftdichten Abschlusses der Hohlprofile sogar einer unerwünschten Kondensatbildung im Inneren der Hohlprofile entgegengewirkt werden. Dies ist mit Blick auf das Korrosionsrisiko der Hohlprofile, sofern diese aus Metall bestehen, vorteilhaft.According to a particularly preferred development of the invention, the foam material has a closed-cell design. As a result, on the one hand, a particularly effective mechanical stiffening of the hollow profiles and, on the other hand, a watertight and possibly even airtight closure of the hollow profiles at their two open ends can be achieved. Special end caps are not necessary. In this way, undesired penetration of (precipitation) water and, in the case of an airtight seal of the hollow profiles, even undesired formation of condensation in the interior of the hollow profiles can be counteracted. This is advantageous with regard to the risk of corrosion of the hollow profiles, provided they are made of metal.
Das Schaummaterial kann nach der Erfindung insbesondere eine Dichte zwischen 15 und 70 kg/m3 aufweisen. Dadurch kann die Masse der Hohlprofile insgesamt wirksam verringert werden. Dies ist mit Blick auf die Transportkosten des Traggerüsts bzw. dessen Komponenten von Vorteil.According to the invention, the foam material can in particular have a density between 15 and 70 kg / m 3 . As a result, the mass of the hollow profiles can be effectively reduced overall. This is advantageous with a view to the transport costs of the support structure or its components.
Nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung kann das Schaummaterial zusätzlich Fasern, insbesondere aus Glas, Kohlenstoff, oder auch Naturfasern, enthalten, durch die die mechanische Festigkeit des Schaummaterials weiter erhöht wird. Als Naturfasern kommen nach der Erfindung insbesondere Schilffasern und Flachsfasern, aber auch Jute-, Leinen- und Hanffasern in Betracht.According to a particularly preferred development, the foam material can additionally contain fibers, in particular made of glass, carbon, or also natural fibers, through which the mechanical strength of the foam material is further increased. According to the invention, natural fibers are particularly reed fibers and flax fibers, but also jute, linen and hemp fibers.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Schaummaterial als ein Metallschaum ausgeführt. Dadurch kann bei geringer Masse eine besonders effiziente mechanische Aussteifung des jeweilig ausgeschäumten Hohlprofils erreicht werden.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the foam material is designed as a metal foam. As a result, a particularly efficient mechanical stiffening of the respective foamed hollow profile can be achieved with a low mass.
Jedes der ausgeschäumten Hohlprofile kann gemäß der Erfindung längs seiner gesamten Längserstreckung ausgeschäumt sein. Dadurch können die Hohlprofile über ihre gesamte Länge mechanisch ausgesteift werden.According to the invention, each of the foamed hollow profiles can be foamed along its entire longitudinal extent. This allows the hollow profiles to be mechanically stiffened over their entire length.
Besonders bevorzugt verlegt das Schaummaterial längs des jeweiligen Hohlprofils, insbesondere im Mittel, weniger als 30% der Querschnittsfläche des Hohlprofils. It is particularly preferable for the foam material to lay along the respective hollow profile, in particular on average, less than 30% of the cross-sectional area of the hollow profile.
Dadurch kann das betreffende Hohlprofil mit einer besonders geringen Masse und einem kosteneffizienten Materialeinsatz realisiert werden.As a result, the hollow profile in question can be realized with a particularly low mass and a cost-effective use of material.
Das Schaummaterial kann nach der Erfindung im Inneren des jeweiligen Hohlprofils miteinander vernetzte, bevorzugt balkenförmige, Stützstrukturen ausbilden, die vorzugsweise entlang oder im Wesentlichen entlang von Hauptbelastungslinien des montierten Hohlprofils verlaufend angeordnet sind. Durch eine derartige Gitterstruktur des Schaummaterials, das in diesem Fall vorteilhaft aus einem Metallschaum besteht, können die Hohlprofile mit einem besonders großen Lastaufnahmevermögen bei zugleich nochmals weiter reduzierter Masse im Vergleich zu einem Standard-Hohlprofil ohne Ausschäumen, realisiert werden.According to the invention, the foam material can be crosslinked, preferably bar-shaped, in the interior of the respective hollow profile. Form support structures which are preferably arranged to run along or substantially along main load lines of the mounted hollow profile. With such a lattice structure of the foam material, which in this case advantageously consists of a metal foam, the hollow profiles can be realized with a particularly high load-bearing capacity with at the same time further reduced mass compared to a standard hollow profile without foaming.
Das Schaummaterial und die Innenwandung des mit dem Schaummaterial ausgeschäumten Hohlprofils können kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Im Falle einer stoffschlüssigen Anbindung des Schaummaterials am Hohlprofil kann eine besonders wirksame Ausschweifung des Hohlprofils gegenüber einer Biegebelastung erreicht werden. Das Schaummaterial kann insbesondere mit der Innenwand des Hohlprofils verklebt sein.The foam material and the inner wall of the hollow profile foamed with the foam material can be connected to one another in a force-locking and / or material-locking manner. In the case of a cohesive connection of the foam material to the hollow profile, a particularly effective flaring of the hollow profile with respect to a bending load can be achieved. The foam material can in particular be glued to the inner wall of the hollow profile.
Unter fertigungstechnischen Aspekten hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen dem Schaummaterial und der Innenwandung des jeweiligen Hohlprofils eine Schmelzklebefolie angeordnet ist, durch die eine Verklebung des Schaummaterials mit der Innenwandung bewirkt ist. Derlei Schmelzklebefolien sind kostengünstig am Markt verfügbar und können mit einem nur geringen technischen Aufwand in das Hohlprofil eingebracht sowie durch entsprechende Wärmezufuhr aktiviert, d.h. zum Schmelzen gebracht, werden.From a manufacturing point of view, it has proven to be advantageous if a hot-melt adhesive film is arranged between the foam material and the inner wall of the respective hollow profile, by means of which the foam material is glued to the inner wall. Such hot-melt adhesive films are available on the market at low cost and can be introduced into the hollow profile with little technical effort and activated by applying appropriate heat, i.e. melted.
Nach der Erfindung können die mit dem Schaummaterial zumindest abschnittsweise ausgeschäumte Hohlprofile jeweils aus Metall, insbesondere Aluminium oder Stahl, einem Kunststoff oder einem Faserverbundwerkstoff, bestehen. Auch eine gemischte Bauweise, bei der die Hohlprofile aus unterschiedlichen Materialien bestehen, ist denkbar. Handelt es sich um ein Stahlprofil, so kann dieses bedarfsweise mit einem zusätzlichen Korrosionsschutz, beispielsweise verzinkt, ausgeführt sein.According to the invention, the hollow profiles foamed at least in sections with the foam material can each consist of metal, in particular aluminum or steel, a plastic or a fiber composite material. A mixed construction, in which the hollow profiles consist of different materials, is also conceivable. If it is a steel profile, this can, if necessary, be designed with additional corrosion protection, for example galvanized.
Die erfindungsgemäße Solaranlage umfasst ein vorstehend erläutertes Solarmodultraggerüst, an dem mehrere Solarpaneele, insbesondere in Form von Photovoltaikmodulen, befestigt sind.The solar system according to the invention comprises a solar module support frame explained above, to which several solar panels, in particular in the form of photovoltaic modules, are attached.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Solarmodultraggerüsts gemäß den vorstehenden Ausführungen, umfasst die folgenden Schritte:
- a) Bereitstellen der Hohlprofile;
- b) Einführen einer Kernstruktur in jedes der Hohlprofile;
- c) Ausschäumen jedes Hohlprofils, indem Schaummaterial in einen durch die Kernstruktur und das jeweilige Hohlprofil definierten Freiraum des Hohlprofils eingebracht wird.
- a) providing the hollow profiles;
- b) introducing a core structure into each of the hollow profiles;
- c) Foaming of each hollow profile by introducing foam material into a free space of the hollow profile defined by the core structure and the respective hollow profile.
Nach der Erfindung kann der Kern nach dem Ausschäumen des jeweiligen Hohlprofils im Hohlprofil belassen werden und insbesondere aus einem expandierten Polystyrol-Homopolymer oder Polystyrol-Copoylymer bestehen. Der Kern kann nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung auch aus einem mineralischen Werkstoff bestehen, der durch ein Bindemittel in fester Form gehalten ist. Das Bindemittel ist vorzugsweise mittels eines Lösungsmittels lösbar. Die Kernstruktur wird nach dem Ausschäumen des Hohlprofils jeweils durch Applikation des Lösungsmittels aus dem betreffenden Hohlprofil entfernt. Handelt es sich um ein wasserlösliches Bindemittel, so kann die Kernstruktur, beispielsweise mit Wasser, aus dem Hohlprofil herausgewaschen werden. Neben synthetischen sind auch natürliche Bindemittel, z.B. Stärke, vorstellbar. Das Solarmodultraggerüsts wird hergestellt bzw. montiert, indem die Hohlprofile miteinander mechanisch verbunden werden.According to the invention, the core can be left in the hollow profile after the respective hollow profile has been foamed and in particular consist of an expanded polystyrene homopolymer or polystyrene copolymer. According to an alternative embodiment of the invention, the core can also consist of a mineral material which is held in solid form by a binding agent. The binder is preferably soluble by means of a solvent. After the hollow profile has been filled with foam, the core structure is removed from the relevant hollow profile by application of the solvent. If it is a water-soluble binder, the core structure can be washed out of the hollow profile, for example with water. In addition to synthetic binders, natural binders, e.g. Strength, imaginable. The solar module support frame is manufactured or assembled by mechanically connecting the hollow profiles to one another.
Bei einem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen des Solarmodultraggerüsts werden die Hohlprofile extrudiert und zeitgleich, beispielsweise durch Koextrudieren des Schaummaterials, mit dem Schaummaterial ausgeschäumt. Die so erzeugten ausgeschäumten Hohlprofile werden nachfolgend zur Herstellung des Solarmodultraggerüsts untereinander mechanisch verbunden.In an alternative method according to the invention for producing the solar module support frame, the hollow profiles are extruded and at the same time, for example, by coextruding the foam material, foamed with the foam material. The foamed hollow profiles produced in this way are then mechanically connected to one another for the production of the solar module support frame.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention emerge from the description and the drawing. The features mentioned above and below can also be used according to the invention individually or collectively in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as an exhaustive list, but rather have an exemplary character for describing the invention.
In der Zeichnung zeigen:
-
1 : eine Solarmodulanlage mit einem Solarmodultraggerüst, auf dem mehrere Solarmodule angeordnet sind; -
2 : einen in Figur eins mit „A“ bezeichneten Detailausschnitt des Solarmodultraggerüsts mit mehreren ausgeschäumten Hohlprofilen; -
3 : ein ausgeschäumtes Hohlprofil des Solarmodultraggerüsts gemäß1 in einer teilweise gebrochen dargestellten Detailausschnitt; -
4 : eine weitere Ausführungsform eines Hohlprofils, das mit einem faserverstärkten Schaummaterial ausgeschäumt ist; -
5 ein Hohlprofil, das mit einer balkenartigen Gitterstruktur ausgeschäumt ist; -
6 ein ausgeschäumtes Hohlprofil eines Solarmodultraggerüsts, bei dem zwischen dem Schaummaterial und der Innenwandung des Hohlprofils eine Schmelzklebefolie angeordnet ist; und -
7 ein Blockschaltbild mit einzelnen Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Herstellen eines Solarmodultraggerüsts gemäß1 .
-
1 : a solar module system with a solar module support frame on which several solar modules are arranged; -
2 : a detail section, labeled "A" in FIG. one, of the solar module support frame with several foamed hollow profiles; -
3 : a foamed hollow profile of the solar module support frame according to1 in a partially broken detail section shown; -
4th : Another embodiment of a hollow profile which is foamed with a fiber-reinforced foam material; -
5 a hollow profile which is foamed with a bar-like lattice structure; -
6th a foamed hollow profile of a solar module support frame, in which a hot-melt adhesive film is arranged between the foam material and the inner wall of the hollow profile; and -
7th a block diagram with individual method steps of a method for producing a solar module support frame according to1 .
Gemäß
Bei dem in
Gemäß
Für eine kraftschlüssige Anbindung des jeweiligen Schaummaterials
In einem ersten Schritt
Besteht die Kernstruktur
Die Kernstruktur
In einem abschließenden Schritt
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Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102019208776.0A DE102019208776A1 (en) | 2019-06-17 | 2019-06-17 | Solar module support frame and solar system with a hollow profile, as well as a method for manufacturing a solar module support structure |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
WO2014060471A2 (en) * | 2012-10-17 | 2014-04-24 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Hollow chamber profile and photovaltic module and use of a reverisble compressible body |
WO2014125126A1 (en) * | 2013-02-18 | 2014-08-21 | Rockwool International A/S | Insulated metal profile and its production |
CN107070374A (en) * | 2017-05-04 | 2017-08-18 | 浙江晶晶科技有限公司 | A kind of buoyancy tank photovoltaic generating system waterborne |
-
2019
- 2019-06-17 DE DE102019208776.0A patent/DE102019208776A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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