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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Photovoltaiksystem umfassend eine Vielzahl von Photovoltaikmodulen und ein Nachführsystem für die Vielzahl von Photovoltaikmodulen, das als Überdachung genutzt werden kann.
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Technischer Hintergrund
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Im Bereich der Photovoltaiksysteme sind Nachführsysteme bekannt. Insbesondere sind Nachführsysteme mit einer horizontalen Achse, um die sich die Photovoltaikmodule drehen können, bekannt, z.B.
DE 10 2011 103 724 A1 . Des Weiteren sind Aufständerungen zur Überdachung von Flächen, insbesondere von Carports - beispielsweise durch die
DE 20 2016 006 723 U1 - bekannt.
DE 10 2006 042 808 A1 offenbart eine weitere Form eines Solardachs zur Überdachung einer Grundfläche oder eines überbauten Volumens.
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Die bekannten Systeme bieten aber Nachteile bezüglich der Stabilität und Nachführbarkeit in Kombination mit ihrer Eignung als Überdachung.
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Es besteht daher der Bedarf an einem Photovoltaiksystem mit einem Nachführsystem, das sich als Überdachung nutzen lässt. Weiterhin bedarf es darüber hinaus auch der Verbesserung der Effizienz des Photovoltaiksystems.
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Zusammenfassung
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Die genannten Probleme und Aufgabenstellungen werden durch das Photovoltaiksystem gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Photovoltaiksystem umfassend eine Vielzahl von Photovoltaikmodulen und ein Nachführsystem für die Vielzahl von Photovoltaikmodulen vorgesehen, wobei die Vielzahl von Photovoltaikmodulen in mindestens einer Reihe angeordnet ist und die mindestens eine Reihe mit dem Nachführsystem bewegbar verbunden ist, und wobei die mindestens eine Reihe von Photovoltaikmodulen mittels zweier paralleler Drehachsen mit dem Nachführsystem verbunden ist, um eine Schaukelbewegung der Photovoltaikmodule zu ermöglichen.
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Durch dieses Photovoltaiksystem können die Vorteile von schräg aufgestellten Modulen und die Vorteile von flächig belegten Dächern kombiniert werden. Es ist ein höherer Ertrag pro Modul zu erwarten als bei statischen Anordnungen (z.B. Parkplatzüberdachungen) zur PV-Stromerzeugung.
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Figurenliste
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden insbesondere im Zusammenhang der folgenden Figuren erklärt und verdeutlicht. Dabei soll sich der Schutzumfang nicht auf diese Ausführungsform beschränken und die Figuren und die dazugehörige Beschreibung dienen demnach nur zur Verdeutlichung der allgemeinen Erfindungsgedanken. In den beigefügten Figuren zeigt/zeigen
- die 1A-C eine schematische Schnittansicht des Photovoltaiksystems in verschiedenen Ausrichtungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- die 2 eine schematische Schnittansicht des Auflagers des Photovoltaiksystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- die 3 schematische Schnittansichten einer Arretierung des Photovoltaiksystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- die 4 eine schematische Draufsicht auf Führungsstangen des Photovoltaiksystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- die 5A-C schematisch Gesamtansichten eines Photovoltaiksystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- die 6 die Überlappung von Photovoltaikmodulen und Glassegmenten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- die 7A und 7B Beispiele für den Bewegungsablauf der Photovoltaikmodule und Glassegmente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- die 8A-D schematische Schnittansichten eines Mitnehmers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
sowie
- die 9 einen Steuerungsablauf des Photovoltaiksystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Detaillierte Beschreibung
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Die 1A-C zeigen schematische Schnittansichten des Photovoltaiksystems 1 in verschiedenen Ausrichtungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Photovoltaiksystem 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vielzahl von Photovoltaikmodulen 100 sowie ein Nachführsystem 200 für die Vielzahl von Photovoltaikmodulen 100, wobei die Vielzahl von Photovoltaikmodulen 100 in mindestens einer Reihe angeordnet sind und die mindestens eine Reihe mit dem Nachführsystem 200 bewegbar verbunden ist. Die mindestens eine Reihe von Photovoltaikmodulen 100 ist mittels zweier paralleler Drehachsen 101 mit dem Nachführsystem 200 verbunden, um eine Schaukelbewegung der Photovoltaikmodule 100 zu ermöglichen. 1A-C zeigen drei verschiedene Positionen. Allgemein zeigt 1 die Vielzahl von Photovoltaikmodulen 100 sowie das Nachführsystem 200, das mit der Vielzahl von Photovoltaikmodulen 100 verbunden ist und dadurch in die verschiedenen Ausrichtungen gebracht werden kann.
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Das in 1 gezeigt Nachführsystem 200 zeigt eine Linearführung 202 mit zwei Gleitelementen 204 und einem motorisch betätigten Schieber 203, der ebenfalls auf der Linearführung 202 geführt ist. Die Gleitelemente 204 sind mittels Stangen mit der Vielzahl der Photovoltaikmodule 100 verbunden, sodass eine Bewegung der Gleitelemente 204 sich auf eine Bewegung der Vielzahl der Photovoltaikmodule 100 überträgt. Die Beweglichkeit des gesamten Systems kann mittels Gelenken, also Drehachsen 101 zwischen der Stange und der Vielzahl der Photovoltaikmodule 100 sowie Drehachsen 201 zwischen der Stange und den Gleitelementen 204 gewährleistet werden. Der Schieber 203 bewegt sich auf der Linearführung 202 und bewegt damit zumindest eines der beiden Gleitelemente 204. Es ist weiterhin möglich, dass das Photovoltaiksystem 1 über zwei separate Antriebe für die Gleitelemente 204 verfügt, wobei in diesem Fall der Schieber 203 entfällt.
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Weiterhin umfasst das Nachführsystem 200 zwei Auflager 205 für die mit der Vielzahl der Photovoltaikmodule 100 verbundenen Enden der Stange, von denen eines auch in 2 dargestellt wird. Wie aus den Figuren ersichtlich können die zwei Auflager 205 verschiedene Formen und Höhen haben. Zudem kann in Verbindung mit dem Auflager 205 eine Arretierung 206 vorgesehen werden, die in 3 dargestellt ist.
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Mit der allgemeinen in 1 dargestellten Struktur sind zumindest die drei gezeigten Positionen, die jeweiligen 1A, 1B und 1C, des Photovoltaiksystems 1 möglich.
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Die mittlere Abbildung, 1B, zeigt eine neutrale Position. Beide Gelenke 101 liegen auf den Auflagern 205 auf, der Schieber 203 befindet sich in der Mitte der Linearführung 202 und die Gleitelemente 204 befinden sich in einer Ruheposition, die relativ mittig in Bezug auf die Linearführung 202 sein kann. In dieser Position kann das Photovoltaiksystem 1 statische Vorteile haben, z.B. gegenüber Wind. Durch die relativ geringe Angriffsfläche für Windböen, beispielsweise verglichen mit den anderen beiden Positionen, können Windschäden vermieden bzw. reduziert werden.
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1B zeigt, dass die beiden Auflager 205 unterschiedliche Höhen aufweisen. Dies führt dazu, dass die Photovoltaikmodule 100 nicht horizontal, sondern schräg ausgerichtet sind. Dies ist vorteilhaft zur Ableitung von Regen, worauf in der Beschreibung zu 6 näher eingegangen wird. Die Auflager 205 können aber auch die gleiche Höhe aufweisen. Die Auflager 205 können durch einfache Blech- oder Profilelemente realisiert werden.
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In der oberen Abbildung, 1A, liegt das linke Gelenk 101 auf dem linken Auflager 205, der Schieber 203 hat sich nach rechts bewegt und dadurch das rechte Gleitelement 204 nach rechts verschoben. Dementsprechend wird auch die rechte Stange bewegt und das Gelenk 101, das in der neutralen Position auf dem Auflager 205 aufliegt, wird nach oben verschoben. Bezogen auf die Vielzahl der Photovoltaikmodule 100 bedeutet dies entsprechend, dass die Ausrichtung gegenüber der neutralen Position stark verändert ist. Das System kann dadurch beispielsweise in Richtung Osten ausgerichtet werden, was die Effizienz und Leistung der Photovoltaikmodule 100 stark beeinflussen kann, denn es ermöglicht das Nachführen der Photovoltaikmodule 100 dem Sonnenstand entsprechend.
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Analog dazu zeigt die untere Abbildung, 1C, eine entsprechende, aber invertierte Situation. Das rechte Gelenk 101 befindet sich auf dem rechten Auflager 205 , der Schieber 203 hat sich nach links bewegt und dadurch das linke Gleitelement 204 nach links verschoben. Folgerichtig wird auch die linke Stange bewegt und das linke Gelenk 101, das in der neutralen Position auf dem linken Auflager 205 aufliegt, wird nach oben verschoben. Daher wird die Vielzahl der Photovoltaikmodule 100 in ihrer Ausrichtung entsprechend verändert. Zeigt die obere Abbildung der 1 eine Ausrichtung nach Osten, so zeigt die untere Abbildung eine entgegengesetzte Ausrichtung, also eine Ausrichtung nach Westen. Die Rückstellung der Photovoltaikmodule 100 in ihre neutrale Lage erfolgt beispielsweise mit Federkraft.
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In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die drei dargestellten Ausrichtungen keinesfalls die ausschließlichen Positionen des Photovoltaiksystems 1 sind. Aufgrund der Anordnung der Linearführung 202, des Schiebers 203 und der Gleitelemente 204 sind auch beliebige Zwischenstellungen der Vielzahl von Photovoltaikmodulen 100 möglich.
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Das Photovoltaiksystem 1 einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst damit mindestens die folgenden Ausrichtungen der Vielzahl von Photovoltaikmodulen 100 auf dem Nachführsystem 200: eine erste Sonnenausrichtung (siehe 1A), in der die Vielzahl von Photovoltaikmodulen 100 in eine erste Richtung ausgerichtet werden, eine zweite Sonnenausrichtung (siehe 1C), in der die Vielzahl von Photovoltaikmodulen 100 in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, ausgerichtet ist, und eine neutrale Ausrichtung (siehe 1B), in der die Vielzahl von Photovoltaikmodulen 100 im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.
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Diese verschiedenen Ausrichtungen können durch eine Steuereinheit gesteuert werden. Diese Steuereinheit kann Teil des Photovoltaiksystems 1 sein oder extern bereitgestellt werden. In anderen Worten, ein Photovoltaiksystem 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin eine Steuereinheit, welche die Ausrichtungen der Vielzahl von Photovoltaikmodulen 100 auf dem Nachführsystem 200 basierend auf der Uhrzeit, der Sonneneinstrahlung, und/oder weiteren äußeren Einflüssen (z.B. Wind, Niederschlag, etc.) steuert.
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Die 2 zeigt eine schematische Schnittansicht des Auflagers 205 des Photovoltaiksystems 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das gezeigte Auflager 205 kann in dem in 1 gezeigten System Anwendung finden, beispielsweise entspricht das Auflager 205 der 2 dem Auflager 205 auf der rechten Seite der 1. Das Auflager 205 in 2 weist eine Mulde auf, in der das Gelenk 101, das die Stange mit der Vielzahl von Photovoltaikmodulen 100 verbindet, aufliegen kann.
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Die 3 zeigt schematische Schnittansichten einer Arretierung 206 des Photovoltaiksystems 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Arretierung 206 kann zusätzlich zum Auflager 205 bereitgestellt werden, um ein aufliegendes Gelenk 101 zu fixieren, beispielsweise gegen Abheben. Es ist jedoch ersichtlich, dass das Auflager 205 auch ohne die Arretierung 206 funktioniert.
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Die Zeichnung auf der rechten Seite der 3 zeigt die Arretierung 206 in einem offenen Zustand: Das Gelenk 101 liegt nicht in der Mulde des Auflagers 205 bzw. in der Zeichnung nicht dargestellt, und die Arretierung 206 ist nach vorne, d.h. weg von dem Auflager 205, gekippt. Weiterhin zeigt die Zeichnung einen Bolzen 207 auf der Höhe der Linearführung 202. Dieser Bolzen 207 wird mit dem Schieber entlang der Linearführung 202 bewegt und steuert so die Position der Arretierung 206. In der Zeichnung auf der rechten Seite ist der Bolzen in einer rechten Position und drückt somit die Arretierung 206 nach oben bzw. in der Konsequenz wird die Arretierung 206 in die offene Position gekippt.
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Im Gegensatz dazu zeigt die Zeichnung auf der linken Seite der 3 die Arretierung 206 in einem geschlossenen Zustand: Das Gelenk 101 liegt in der Mulde des Auflagers 205 und die Arretierung 206 umschließt das Gelenk 101. In dieser Position ist der Bolzen 207 in einer linken Position, was das Schließen der Arretierung 206 beispielsweise mittels Federkraft zulässt. Das Gelenk 101 ist somit arretiert.
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In anderen Worten, das Photovoltaiksystem 1 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein Nachführungssystem, das weiterhin ein Auflager 205 umfasst, das es ermöglicht, eine der Drehachsen 101 zu arretieren. Hierdurch wird eine ungewünschte Bewegung der Photovoltaikmodule 100 ausgeschlossen.
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Die 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Linearführungen 202 des Photovoltaiksystems 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Da 4 die Linearführungen 202 darstellt, wird zum verbesserten und klareren Verständnis auf eine Darstellung der Vielzahl der Photovoltaikmodule 100, der Stangen, die die Vielzahl der Photovoltaikmodule 100 bewegt sowie den Schieber 203 verzichtet. Es ist jedoch klar, dass die gezeigten Linearführungen 202 mit den Figuren des restlichen Dokuments verknüpft werden können.
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4 zeigt zwei vordere Linearführungen 202 sowie zwei hintere Linearführungen 202 . Beide Paare von Linearführungen 202 sind auf insgesamt sechs Querstangen montiert, wobei jede Verbindung einer Querstange mit einem Paar von Linearführungen 202 ein Auflager 205 aufweist. Analog zu den bisher beschriebenen Figuren bilden jeweils zwei Auflager 205 gemeinsam ein Paar für die Vielzahl der Photovoltaikmodule 100. Es ist weiterhin klar, dass die hier beispielhaft gezeigte Konfiguration in keiner Weise einschränkend zu verstehen ist. Insbesondere ist die Anzahl der Linearführungen 202, die Anzahl der Querstangen und damit auch die Anzahl der Auflager 205 in keiner Weise beschränkt. Im Gegenteil, das Beispiel von 4 kann in Bezug auf jedes dieser Elemente beliebig erweitert oder verkleinert werden.
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Die Linearführungen 202, die für die lineare Bewegung zur Schwenkbewegung der Photovoltaikmodule 100 und für die lineare Bewegung der Glassegmente 300 erforderlich sind, können gleichzeitig als Sparren der Konstruktion dienen. Sie sind vorteilhafterweise als Rundrohre ausgeführt. Die Querstangen können gleichzeitig als Pfetten der Konstruktion dienen.
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Die Anbindung der Sparren bzw. Linearführungen 202 an die Querstangen können durch einfache Blech- oder Profilelemente realisiert werden und möglichst gesteckt und/oder geschraubt werden. Hierdurch kann eine Materialeinsparung gegenüber separaten Sparren und Führungen erzielt werden. Weiterhin ermöglicht dies eine einfache Fertigung und/oder Montage und einen hohen Grad an Vorfertigung.
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Die 5A-C zeigen schematisch Gesamtansichten eines Photovoltaiksystems 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5A-C zeigen insbesondere eine Anwendung des Photovoltaiksystems 1 in Kombination als Überdachung eines Parkplatzes, z.B. eines Parkplatzes für Fahrzeuge.
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Dabei entspricht die Stellung der Photovoltaikmodule der 5A der Ausrichtung aus 1A beispielsweise nach Osten, die Stellung der Photovoltaikmodule der 5B der neutralen Ausrichtung aus 1B und die Stellung der Photovoltaikmodule der 5C der Ausrichtung aus 1C beispielsweise nach Westen.
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In anderen Worten, ein Photovoltaiksystem 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf einem Gebäude, freistehend oder als Überdachung beliebiger Flächen angeordnet.
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In diesem Zusammenhang ist die direkte Nutzung der gewonnen Energie eine weitere Anwendungsmöglichkeit. Beispielsweise kann Teil des Photovoltaiksystems 1 ein Modul zur Integration von Ladestationen von Elektrofahrzeugen sein. Dies ermöglicht eine direkte, lokale und damit kostengünstige als auch effiziente Nutzung der gewonnenen Energie. Des Weiteren kann an der Überdachung auch eine Beleuchtung angebracht werden.
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In anderen Worten, ein Photovoltaiksystem 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein Modul zur Integration von Ladestationen von Elektrofahrzeugen und Beleuchtungen.
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Im Zusammenspiel mit den Erklärungen des Photovoltaiksystems 1 in seinen Grundzügen, insbesondere die Schaukelbewegung und die damit verfügbaren Positionen, siehe auch 1, sowie der Möglichkeit das System beliebig zu skalieren, wie beispielsweise in 4 angedeutet, zeigen die Ausführungsformen in 5A-C eine Vielzahl von Linearführungen 202, Auflagern 205 und Reihen von Photovoltaikmodulen 100. Zudem weisen die in den 5A-C gezeigten Ausführungsformen Glassegmente 300, die zwischen den Reihen von Photovoltaikmodulen 100 angeordnet sind, auf. In den Zeichnungen sind diese klar von den Photovoltaikmodulen 100 durch ihre geringere Größe erkennbar: Auf ein großes Photovoltaikmodul 100 folgen zwei kleinere Glassegmente 300. Diese Anordnung und Reihenfolge ist lediglich beispielhaft, ebenso sind andere Ausführungsformen denkbar, beispielsweise kann auf ein Photovoltaikmodul 100 ein Glassegment 300 folgen oder kann auf zwei Photovoltaikmodule 100 ein Glassegment 300 folgen oder dergleichen. Die Verwendung von Glas hat den Vorteil, dass die darunter liegende Fläche im Gegensatz zur Verwendung eines lichtundurchlässigen Materials weniger verdunkelt wird. Es ist aber klar, dass auch andere Materialien verwendet werden können.
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Dementsprechend können die einzelnen Reihen nicht für sich genommen nachgeführt werden, um beispielsweise dem Sonnenstand zu folgen und wie in den oberen beiden Zeichnungen der 5 dargestellt, sondern können weiterhin auch wie in der Zeichnung der 5B angeordnet werden.
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Diese Anordnung, die eine V-Form aufweist, weist insbesondere eine geschlossene Abdeckung des darunterliegenden Parkplatzes auf. Dadurch kann bei Niederschlag das Photovoltaiksystem 1 als Abdeckung dienen. Darüber hinaus bieten die Stellungen der 5A und 5C den Vorteil, dass die darunter liegende Fläche zwar verschattet wird, aber es durch das offene Design zu keiner Wärmestauung kommt.
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Für die Überlappung der Photovoltaikmodule 100 mit den Glassegmenten 300, die bei Schrägstellen der Tragstruktur gemäß 5B für die Undurchlässigkeit gegenüber Niederschlag sorgt, sei beispielhaft auf 6 verwiesen. Die 6 zeigt die Überlappung von Photovoltaikmodulen 100 und Glassegmenten 300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform wechseln sich jeweils zwei Glassegmente 300 mit einem Photovoltaikmodule 100 ab. Die Glassegmente 300 sind mittels eines beweglichen Unterbaus 301 mit Gleitelementen 302 auf den Linearführungen 202 montiert. Dieser Unterbau ermöglicht eine Linearführung der Glassegmente 300, so dass die Glassegmente 300 die Schaukelbewegung der Photovoltaikmodule 100 nicht behindern.
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In anderen Worten, das Photovoltaiksystem 1 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin eine Vielzahl von Glassegmenten 300, die in mindestens einer Reihe angeordnet sind, die parallel zur mindestens einen Reihe von Photovoltaikmodulen 100 angeordnet ist, wobei die Glassegmente 300 mittels Unterbau 301 und Gleitelementen 302 mit dem Nachführsystem 200 verbunden sind, um eine horizontale Bewegung der Glassemente zu ermöglichen, und die Ausrichtungen der Vielzahl von Photovoltaikmodulen 100 auf dem Nachführsystem 200 umfassen weiterhin eine Niederschlagsausrichtung bzw. Regenausrichtung, in der die Glassegmente 300 und die Photovoltaikmodule 100 überlappen.
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Die 7A und 7B zeigen Positionen des Bewegungsablaufs der Photovoltaikmodule 100 und Glassegmente 300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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7A zeigt ein erstes Beispiel eines Bewegungsablaufs der Photovoltaikmodule 100 und der Glassegmente 300, beispielsweise der Ausrichtung in Ost-Richtung. Die oberste Zeichnung zeigt die neutrale Position der gesamten Anlage, in der die Glassegmente 300 und die Photovoltaikmodule 100 überlappen. In einem ersten Schritt, dargestellt durch die zweite bis vierte Zeichnung von oben, bewegen sich die zwei Glassegmente 300 aufeinander zu und in die Mitte des Bereichs zwischen den Photovoltaikmodulen 100. Durch einen in 8 näher erläuterten Mitnehmer, der die zwei Unterbaus der Glassegmente 300 verbinden kann, wird erreicht, dass nur der linke Glasunterbau direkt motorisch bewegt werden können muss. Die zweite und dritte Zeichnung von oben zeigen den Kupplungsvorgang, bei dem sich nur das linke Glassegment nach rechts bewegt, in der vierten Zeichnung von oben haben sich die beiden Glassegmente gemeinsam nach links bewegt. Durch diese Bewegung wird den Photovoltaikmodulen 100 die notwendige Bewegungsfreiheit gegeben, um die Bewegung zur Ausrichtung z.B. gen Osten zu ermöglichen.
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In der fünften Zeichnung sind die Arretierungen 206 gelöst und die Ost-Ausrichtung wird durch den motorisch betätigten Schieber 203 und damit das Schwenken der Photovoltaikmodule 100 erreicht.
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In der sechsten Zeichnung sind die beiden gekoppelten Glassegmente so weit nach links gefahren, dass sie keine leistungsminimierende Verschattung auf den Photovoltaikmodulen bewirken.
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Die siebte und achte Zeichnung zeigen die Entkopplung der Glassegmente, die sie wieder in die Ausgangslage zurückbringen. Die Glassegmente 300 werden dazu gemeinsam nach rechts (siebte Zeichnung) bewegt, das linke Glassegment entkoppelt nach links (achte Zeichnung).
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Die neunte und letzte Zeichnung zeigt die Rückkehr in die in der ersten Zeichnung gezeigte Ausgangslage.
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7B zeigt den Bewegungsablauf für eine entgegengesetzte Ausrichtung, z.B. West-Ausrichtung.
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Die oberste Zeichnung zeigt wieder die neutrale Position der gesamten Anlage.
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Die zweite bis vierte Zeichnung von oben zeigen wieder die Kopplung der beiden Glassegmente und das gemeinsame Verfahren in eine mittige Stellung, die das Schwenken der Photovoltaikmodule in entgegengesetzte Richtung zum Ablauf aus 7A zulässt. Die Glassegmente verharren in dieser Position, da hier keine störende Verschattung gegeben ist (fünfte Zeichnung).
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Um wieder in die neutrale Position zu gelangen, werden die Photovoltaikmodule zurückgeschwenkt (sechste Zeichnung) und die Glassegmente entkoppelt (siebte und achte Zeichnung).
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Die 8A-D zeigen schematische Ansichten der Bewegung der Glassegmente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese erläutern insbesondere die Funktionsweise des Mitnehmers 400. Mit dem Mitnehmer 400 lässt sich der Bewegungsablauf beider Glassegmente mit nur einem Antrieb realisieren. Das Prinzip ist ähnlich dem eines Druckknopf-Kugelschreibers.
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Die Zeichnung der 8A zeigt den Mitnehmer in einem entkoppelten Zustand analog der neutralen Stellung der 7A und 7B. In diesem Zustand sind die darauf montierten Glassegmente 300 (nicht dargestellt) voneinander entfernt. Die Zähne des Mitnehmers 400 befinden sich in den Schlitzen der Kupplung 402, die wie der Umlenker 401 starr mit dem rechten Glassegment verbunden ist. Die Feder 403 ist gestreckt.
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Wird das linke Glassegment motorisch angetrieben auf das rechte zubewegt (8B), wird der Mitnehmer 400, der axial gesichert, aber drehbar mit dem linken Glassegment verbunden ist, am Umlenker 401 durch die Zahnung von Mitnehmer 400 und Umlenker 401 im Uhrzeigersinn verdreht und die Feder 403 gespannt. Ein Anschlag verhindert, dass das rechte Glassegment dabei weiter nach rechts bewegt wird.
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In 8C ist zu sehen, dass der Mitnehmer, der mit dem linken Glassegment wieder etwas nach links verfahren worden ist, nicht mehr in den Schlitz der Kupplung 402 eingreift, sondern in die weiter vorne liegende Verzahnung. Da die Feder die Verzahnungen gegeneinanderdrückt, können nun die beiden Glassegmente gemeinsam verfahren werden.
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Zum Lösen der Kupplung werden die beiden Glassegmente 300 gemeinsam rechts gegen den Anschlag bewegt, an dem das rechte Glassegment gestoppt wird. Wird das linke Glassegment noch etwas weiter nach rechts bewegt (8D) wird die Verzahnung des Mitnehmers an der Verzahnung des Umlenkers abgelenkt und der Mitnehmer weiter im Uhrzeigersinn gedreht. Beim anschließenden Bewegen des linken Glassegments nach links, greift die Zahnung des Mitnehmers 400 in den Schlitz der Kupplung 402 ein und es kann wieder die Stellung eingenommen werden, in der die Glassegmente entfernt voneinander sind. Die Feder 403 verhindert dabei eine ungewollte Bewegung des rechten Glassegments nach links.
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Die 9 zeigt einen Steuerungsablauf eines Photovoltaiksystems. Ausgegangen wird von einer Grundstellung, die der Zeichnung von 5C entspricht. In einem ersten Schritt wird überprüft, ob die Sonne aufgegangen ist bzw. ob Tag ist. Falls kein Tag ist, kehrt der Steuerungsablauf zum Start zurück, so dass so lange eine erneute Prüfung erfolgt, bis Tag ist. Als nächstes wird überprüft, ob Niederschlag vorhanden ist. Falls Niederschlag vorhanden ist, wird ein Zähler, der eine gewisse ‚Abtrocknungszeit Regen‘ vorgibt zurück auf Null gesetzt und die Antriebe verbleiben in der Grundstellung und der Steuerungsablauf kehrt zum Start zurück. Falls kein Niederschlag vorhanden ist, wird überprüft, ob eine ,Abtrocknungszeit Regen‘ abgewartet worden ist und ein entsprechender Zähler, der die Dauer dieser Trocknungszeit misst, wird hochgezählt.
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In einem nächsten Schritt wird überprüft, ob die ,Abtrocknungszeit Regen‘ ausreichend ist, also beispielsweise ob die Zeit t einen Sollwert zumindest erreicht hat. Falls dies nicht der Fall ist, verbleiben die Antriebe weiter in der Grundstellung und der Steuerungsablauf kehrt zum Start zurück. Falls hingegen die Trocknungszeit ausreichend ist, wird die Uhrzeit überprüft. Liegt eine Uhrzeit vor Mittag vor, werden die Antriebe in Ostausrichtung versetzt und der Steuerungsablauf kehrt zur Überprüfung, ob Niederschlag fällt, zurück. Liegt eine Uhrzeit nach Mittag vor, werden die Antriebe in Westausrichtung versetzt und ein weiterer Steuerungsablauf folgt. Optional kann auch eine „Mittagsstellung“ vorgesehen werden. Hierbei sei angemerkt, dass „Antriebe in Ost- bzw. Westausrichtung versetzen“ den obigen Ausführungsbeispielen entspricht, d.h. das Photovoltaiksystem kann dem Sonnenstand entsprechend nachgeführt werden. Die beschriebenen Beispiele gehen von 2 bzw. 3 (optionale Mittagstellung) Stellungen aus, es ist aber auch möglich beliebig viele Zwischenstellungen zu realisieren.
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Wenn die Antriebe in Westausrichtung versetzt werden, wird zunächst überprüft, ob Sonnenuntergang eingetreten ist bzw. ob Nacht ist. Falls Tag ist, kehrt der Steuerungsablauf zur Niederschlag-Überprüfung zurück. Falls nicht, wird in einem nächsten Schritt überprüft, ob eine Reinigung erforderlich ist. Falls keine Reinigung erforderlich ist, werden die Antriebe in die Grundstellung versetzt und der Steuerungsablauf kehrt zum Start zurück. Falls hingegen eine Reinigung erforderlich ist, wird zunächst überprüft, ob eine Reinigung möglich ist. Dies kann beispielsweise dadurch beeinflusst werden, ob ein Parkplatz, der sich unter dem Photovoltaiksystem befindet, frei ist. Falls eine Reinigung möglich ist, wird weiterhin überprüft, ob ein ausreichend starker Niederschlag vorhanden ist. Falls dies nicht der Fall ist, verbleiben die Antriebe in Westausrichtung und der Steuerungsablauf beginnt von Neuem von dort. Falls jedoch ausreichend starker Niederschlag ist, werden die Antriebe in eine Reinigungsstellung versetzt und der Parkplatz wird, beispielsweise durch Leuchtanzeigen, gesperrt. Bei dieser Reinigung handelt es sich also um eine Selbstreinigung des Photovoltaiksystems unter Ausnutzung des Regens. Dafür werden die Photovoltaikmodule in eine Stellung gebracht, deren Neigungswinkel zur ausreichenden Selbstreinigung bei Niederschlag genügt. Während die Reinigung durchgeführt wird, wird die Reinigungszeit hochgezählt, d.h. die Reinigungszeit wird gemessen. Ist die Reinigungszeit kürzer als ein Sollwert, kehrt der Steuerungsablauf zur Überprüfung der Stärke des Niederschlags zurück. Ist die Reinigungszeit jedoch ausreichend, wird ein Timer bis zur nächsten Reinigung gestartet, d.h. eine Reinigung findet erst wieder nach Ablauf des Timers statt. Daraufhin kehrt der Steuerungsablauf zum Beginn zurück.
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Obwohl nun detaillierte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, sollten diese lediglich zum besseren Verständnis der Erfindung und ihrer Wirkungen dienen. Der Schutzumfang ist durch die folgenden Patentansprüche definiert und soll nicht durch die detaillierte Beschreibung eingeschränkt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011103724 A1 [0002]
- DE 202016006723 U1 [0002]
- DE 102006042808 A1 [0002]
