DE102020000956A1

DE102020000956A1 - Solar spiral staircase

Info

Publication number: DE102020000956A1
Application number: DE102020000956.5A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-02-11
Filing date: 2020-02-11
Publication date: 2021-08-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine vertikale Photovoltaik-Anlage, bei der die Paneele einzeln oder in gegenüberliegenden Paaren, in Dreiecken oder ähnlichen Formen, und in Abständen jeweils versetzt übereinander um den zentralen Mast herum angebracht sind.The present invention relates to a vertical photovoltaic system in which the panels are attached individually or in opposing pairs, in triangles or similar shapes, and at intervals offset one above the other around the central mast.

Description

Einleitungintroduction

Stand der TechnikState of the art

Photovoltaik-Anlagen sind bekannt und werden in verschiedenen Ausführungen und an verschiedenen Einsatzorten genutzt. Bisher werden dabei Photovoltaikzellen entweder so platziert, dass sie sich in der Fläche ausbreiten oder vorhandene Flächen absichtlich oder opportunistisch nutzen.Photovoltaic systems are known and are used in different designs and at different locations. So far, photovoltaic cells have either been placed in such a way that they spread across the area or use existing areas intentionally or opportunistically.

Die allermeisten Anlagen sind dabei in Richtung Süden ausgerichtet und geneigt nebeneinander auf Gestellen montiert. Nachteil dieser einfachen Anordnung ist die so proportional zur erzeugten Energiemenge verbrauchte Fläche. Um einen weiteren Nachteil zu vermeiden, nämlich die faktische Unmöglichkeit einer anderweitigen Nutzung dieser Fläche, werden solche Anlagen manchmal auf Gestelle montiert, die die Paneele in einigen Metern Höhe tragen.Most of the systems are oriented towards the south and are mounted on frames at an incline next to each other. The disadvantage of this simple arrangement is the area consumed in proportion to the amount of energy generated. In order to avoid a further disadvantage, namely the factual impossibility of any other use of this area, such systems are sometimes mounted on frames that support the panels at a height of a few meters.

Zum Einsatz kommen auch Gestelle auf Masten, die eine gewisse Anzahl von Paneelen nebeneinander, zur Sonne ausgerichtet, tragen. Diese sind teilweise mit Nachführungen ausgerüstet, die die Anlage immer perfekt zur Sonne ausrichten. Während damit der Boden nicht mehr flächig bedeckt wird, sind die Solarmodule immer noch einlagig angebracht, so dass der Flächenbedarf proportional zur erzeugten Strommenge steigt.Frames on masts are also used, which carry a certain number of panels side by side, facing the sun. Some of these are equipped with tracking devices that always align the system perfectly to the sun. While the floor is no longer fully covered, the solar modules are still installed in a single layer, so that the space required increases proportionally to the amount of electricity generated.

Weiterhin gibt es an Stangen oder Masten angebrachte Elektrische Geräte (z.B. Straßenlaternen oder Parkscheinautomaten), an denen zusätzlich Photovoltaik-Paneele und Akkus angebracht werden, um eine autarke Energieversorgung zu erreichen. Diese Geräte haben nicht zum Ziel, Elektrizität ins Netz einzuspeisen.Furthermore, there are electrical devices attached to poles or masts (e.g. street lamps or parking ticket machines) to which photovoltaic panels and batteries are also attached in order to achieve a self-sufficient energy supply. The aim of these devices is not to feed electricity into the grid.

An vorhandenen Masten oder ähnlichen Flächen (z.B. den Masten von Windkraftanlagen oder Kaminen) werden Solarzellen in unterschiedlicher Form angebracht, um die vorhandene, sonnenbestrahlte Fläche zu nutzen. Auch hier ist das Potential zur Energiegewinnung konstruktionsbedingt begrenzt.Solar cells in different shapes are attached to existing masts or similar surfaces (e.g. the masts of wind turbines or chimneys) in order to use the existing, sun-drenched surface. Here, too, the potential for generating energy is limited due to the design.

Eine Gebrauchsmusterschrift ( DE 20 2011 004 679 U1 von 2011) zielt auf das vertikal übereinander Anbringen von Photovoltaik-Paneelen ab, mit dem Ziel, den Flächenverbrauch zu verringern. Der dort beschriebene Mast ist wahlweise sogar mit Schwenkeinrichtungen und einer Nachführungsautomatik versehen, um die Ausbeute zu maximieren. Allerdings limitiert eine solche Technik im Mast dessen Höhe (und damit die Anzahl der Paneele übereinander), und die direkt übereinander angebrachten Paneele beschatten sich bei hochstehender Sonne teilweise. Damit verringert sich die Ausbeute an erzeugter Elektrizität genau dann, wenn die Sonne am meisten Energie liefert. Die bei der Erfindung beschriebene Abhilfe durch geneigtes Aufstellen des Mastes zur Vermeidung einer Selbstbeschattung verursacht mehr Schwierigkeiten und Aufwand bei seiner Stabilisierung als die mehr gewonnene Elektrizität rechtfertigt.A utility model ( DE 20 2011 004 679 U1 von 2011) aims to install photovoltaic panels vertically on top of each other with the aim of reducing space consumption. The mast described there is optionally even provided with swivel devices and an automatic tracking system in order to maximize the yield. However, such a technology in the mast limits its height (and thus the number of panels on top of each other), and the panels mounted directly on top of each other partially shade each other when the sun is high. This reduces the yield of generated electricity precisely when the sun is supplying the most energy. The remedy described in the invention by tilting the mast to avoid self-shading causes more difficulties and effort in stabilizing it than justifies the more electricity obtained.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine vertikale Photovoltaik-Anlage zu schaffen, die den Flächenbedarf gegenüber klassischen Freiflächenanlagen wesentlich reduziert. Gleichzeitig soll sie Verluste durch gegenseitige Beschattung der Paneele soweit möglich vermeiden. Weiterhin soll die Konstruktion so einfach sein, dass die Anlagen auch mit großer Höhe und entsprechend hoher Leistung errichtet und wirtschaftlich betrieben werden können. Insgesamt soll es so möglich werden, den Anteil der Solarenergie am erzeugten Strom zu steigern, ohne dafür übermäßig Flächen zu verbrauchen.It is therefore the object of the invention to create a vertical photovoltaic system that significantly reduces the area required compared to classic open-space systems. At the same time, it should avoid losses due to mutual shading of the panels as far as possible. Furthermore, the construction should be so simple that the systems can be built and operated economically even with great heights and correspondingly high performance. Overall, this should make it possible to increase the share of solar energy in the electricity generated without using up excessive space.

Lösungsolution

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem senkrecht stehenden Mast gelöst, an dem die Paneele einzeln oder in gegenüberliegenden Paaren übereinander angebracht sind. Um eine gegenseitige Beschattung zu vermeiden, sind die Paneele oder Paare jeweils versetzt zueinander ausgerichtet. Zur Optimierung der Lichtausbeute haben die einzelnen Paneelplattformen eine dreieckige oder ähnliche Form. Erfindungsrelevant sind dabei die Anordnung versetzt übereinander sowie die Dreiecksform der Paneelplattformen, welche zusammen dazu führen, dass ohne Nachführungseinrichtung etc. (d.h. bei einfacher, in die Höhe fast unbegrenzter Konstruktion) eine Lichtausbeute wie in der Ebene erreicht wird. So ist erheblich weniger Fläche für Solaranlagen erforderlich. Gleichzeitig steht diese Fläche fast uneingeschränkt weiter für eine landwirtschaftliche o.ä. Nutzung zur Verfügung.This object is achieved according to the invention with a vertically standing mast on which the panels are attached individually or in opposite pairs one above the other. In order to avoid mutual shading, the panels or pairs are aligned offset to one another. To optimize the light output, the individual panel platforms have a triangular or similar shape. Relevant to the invention are the offset one above the other as well as the triangular shape of the panel platforms, which together lead to a level of luminous efficiency without tracking device etc. This means that considerably less space is required for solar systems. At the same time, this area is almost unrestrictedly available for agricultural or similar use.

AusführungsbeispielEmbodiment

Das in der 1 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt den zentralen Mast der Solar-Wendeltreppe, sowie die horizontal ausgerichteten Photovoltaik-Paneele, die auf einzelnen Plattformen fest angebracht sind. Diese Plattformen sind am Mast abgestützt und können zum optimalen Nutzen der Sonneneinstrahlung sowie zum Ablaufen von Schnee- und Regenlast leicht geneigt sein. Sie haben die Form eines zum Mast hin zugespitzten gleichseitigen Dreiecks, was die gegenseitige Beschattung der Paneele minimiert. Die darauf angebrachten Paneele sollen sich dieser soweit wie möglich annähern. Die Plattformen haben jeweils vertikal einen Abstand von 4/3 der Seitenlänge der Paneelplattformen und sind dabei jeweils um ca. 135 Grad versetzt ausgerichtet.That in the 1 The embodiment shown shows the central mast of the solar spiral staircase, as well as the horizontally aligned photovoltaic panels that are firmly attached to individual platforms. These platforms are supported on the mast and can be used to optimally benefit the Be slightly inclined to sunlight and to run off snow and rain. They are in the shape of an equilateral triangle that tapers towards the mast, which minimizes the mutual shading of the panels. The panels attached to it should come as close as possible to this. The platforms each have a vertical distance of 4/3 of the side length of the panel platforms and are each aligned offset by approx. 135 degrees.

Durch die gleichmäßige, selbsttragende Konzeption der Solar-Wendeltreppe kann die Höhe der Anlage stark variieren. Am Boden ist der Zugang und die Elektrik der Anlage anzubringen und abzusichern. Weitere Einschränkungen des Zugangs und der Nutzung sind nicht erforderlich. Es können sehr wohl mehrere solche Photovoltaik-Wendeltreppen in Abständen nebeneinander aufgestellt werden, ohne dass ihre Leistung nennenswert beeinträchtigt wird.Due to the uniform, self-supporting design of the solar spiral staircase, the height of the system can vary greatly. The access and the electrical system of the system must be installed and secured on the ground. Further restrictions on access and use are not required. Several such photovoltaic spiral staircases can very well be set up at intervals next to one another without their performance being significantly impaired.

FigurenlisteFigure list

Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1: Seitenansicht des Ausführungsbeispiels
2: Draufsicht des Ausführungsbeispiels

The invention is explained in more detail below with the aid of the figures. Show it:

1 : Side view of the embodiment
2 : Top view of the embodiment

Erläuterung der FigurenExplanation of the figures

1 zeigt ist eine Beispielansicht unserer Solar-Wendeltreppe. Man erkennt, dass die Plattformen für Solarpaneele gleichseitige Dreiecke sind und eine Spitze der Dreiecke zum Mast zeigt. Außerdem sieht man, dass auf jeder Ebene nur ein Dreieck ist und von einer Ebene zur nächsten eine Drehung von 135° stattfindet. Somit steht die neunte Solarzelle über der ersten, die zehnte über der zweiten und so weiter. Die Paneelplattformen haben einen Abstand von jeweils 4/3 einer Seitenlänge der Dreiecke zueinander. 1 shows is a sample view of our solar spiral staircase. It can be seen that the platforms for solar panels are equilateral triangles and one point of the triangle points towards the mast. You can also see that there is only one triangle on each level and that there is a rotation of 135 ° from one level to the next. Thus, the ninth solar cell is above the first, the tenth above the second, and so on. The panel platforms are each 4/3 of a side length of the triangles from one another.

2 zeigt die Draufsicht auf die Konstruktion der Solar-Wendeltreppe. Hier erkennt man, dass die Paneelplattformen ein Achteck bilden, egal, wie viele Plattformen man übereinander anbringt. Dadurch ergibt sich eine Platzersparnis, die mit zunehmender Anzahl der Paneelplattformen steigt. 2 shows the top view of the construction of the solar spiral staircase. Here you can see that the panel platforms form an octagon, no matter how many platforms are placed on top of each other. This saves space, which increases with the number of panel platforms.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: PaneelplattformPanel platform
22: Mastmast
33: PaneelplattformPanel platform
44th: Mastmast

In der Beschreibung verwendete PatentdokumentePatent documents used in the description

DE 20 2008 004 521 U1
EP 1 852 649 AI
DE 20 2005 004 917 U1
DE 20 2011 004 679 U1

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 202011004679 U1 [0007, 0014]
DE 202008004521 U1 [0014]
EP 1852649 [0014]
DE 202005004917 U1 [0014]

Claims

A photovoltaic system attached to a vertically standing mast of any height, characterized in that horizontal platforms are attached one above the other to the mast individually or in pairs by means of supports (from the mast or from the outside of the platforms). These platforms are fully equipped with photovoltaic panels.

Photovoltaic mast according to Claim 1 , characterized in that these platforms are slightly inclined horizontally or vertically if necessary for better utilization of solar radiation and for better drainage of rain, snow, etc.

Photovoltaic mast according to Claim 1 - 2 , characterized in that the platforms are attached offset from level to level by the same angle, so that several levels remain between directly stacked platforms and the mutual shading is minimized.

Photovoltaic mast according to Claim 1 - 3 , characterized in that the platforms in order to minimize mutual shading have a triangular shape (or a shape approaching a triangle) and taper towards the mast with the tip, so that in the top view a picture similar to the arises.