DE102022118730A1

DE102022118730A1 - Solar system with solar tracker

Info

Publication number: DE102022118730A1
Application number: DE102022118730.6A
Authority: DE
Inventors: Jörg Krujatz; Alfonz Luca
Original assignee: Meyer Burger Germany GmbH
Current assignee: Meyer Burger Germany GmbH
Priority date: 2022-07-26
Filing date: 2022-07-26
Publication date: 2022-12-29
Also published as: WO2024022557A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Solaranlage mit wenigstens einem Solartracker zum Einsatz auf einem Parkplatz, wobei der Solartracker wenigstens eine Aufständerung und wenigstens ein Photovoltaikmodul mit zumindest einer ersten Oberfläche und einer gegenüberliegenden, parallel zur ersten Oberfläche angeordneten zweiten Oberfläche aufweist, wobei an der Aufständerung wenigstens ein Gelenk angeordnet ist, wobei von einer Steuerung und einer Antriebseinrichtung eine Ausrichtung der ersten Oberfläche derart entlang wenigstens eines Bewegungsfreiheitsgrades veränderbar ist, um einem Lauf der Sonne zu folgen, oder um eine den Solartracker schützende Sicherheitsposition anzufahren. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Solaranlage mit Solartracker weiter zu optimieren, sodass idealerweise eine effizientere Energiegewinnung möglich ist. Die Aufgabe wird durch eine Solaranlage der genannten Kategorie gelöst, deren Steuerung weitere Service-, Sicherheits- und/oder Komfortroutinen beinhaltet.The present invention relates to a solar system with at least one solar tracker for use in a parking lot, the solar tracker having at least one elevated structure and at least one photovoltaic module with at least one first surface and an opposite second surface arranged parallel to the first surface, with at least one joint on the elevated structure is arranged, wherein an orientation of the first surface can be changed along at least one degree of freedom of movement by a controller and a drive device in order to follow the course of the sun, or to move to a safety position protecting the solar tracker. The object of the present invention is to further optimize a solar system with a solar tracker so that, ideally, more efficient energy generation is possible. The task is solved by a solar system of the category mentioned, the control of which includes further service, safety and/or comfort routines.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Solaranlage mit wenigstens einem Solartracker zum Einsatz auf einem Parkplatz, wobei der Solartracker wenigstens eine Aufständerung und wenigstens ein Photovoltaikmodul mit zumindest einer ersten Oberfläche und einer gegenüberliegenden, parallel zur ersten Oberfläche angeordneten zweiten Oberfläche aufweist, wobei an der Aufständerung wenigstens ein Gelenk angeordnet ist, wobei von einer Steuerung und einer Antriebseinrichtung eine Ausrichtung der ersten Oberfläche entlang wenigstens eines Bewegungsfreiheitsgrades veränderbar ist, um einem Lauf der Sonne zu folgen, oder um eine den Solartracker schützende Sicherheitsposition anzufahren.The present invention relates to a solar system with at least one solar tracker for use in a parking lot, the solar tracker having at least one elevated structure and at least one photovoltaic module with at least one first surface and an opposite second surface arranged parallel to the first surface, with at least one joint on the elevated structure is arranged, wherein an alignment of the first surface along at least one degree of freedom of movement can be changed by a controller and a drive device in order to follow the course of the sun, or to move to a safety position protecting the solar tracker.

Solartracker sind dem Sonnenstand nachgeführte Solaranlagen. Diese können ein Trägersystem, einen Wechselrichter, wenigstens ein Photovoltaikmodul (PV-Modul), bevorzugt mehrere PV-Module, eine Steuerung und wenigstens eine Antriebseinheit für wenigstens ein Gelenk aufweisen und integriert aufeinander abgestimmt sein. Ein Hauptvorteil von Solartrackern gegenüber starren Photovoltaiksystemen ohne Nachführung ist ein höherer aus der Sonneneinstrahlung resultierender Ertrag, welcher dadurch erreicht wird, dass die PV-Module einem Verlauf der Sonne nachgeführt werden und somit zu verschiedenen Tageszeiten bei unterschiedlichen Einfallswinkeln der Sonneneinstrahlung ein hoher elektrischer Strom erzeugt wird. Somit ist ein höherer Ertrag im Vergleich zu starren Systemen erreichbar.Solar trackers are solar systems that track the position of the sun. These can have a carrier system, an inverter, at least one photovoltaic module (PV module), preferably several PV modules, a controller and at least one drive unit for at least one joint and be coordinated with one another in an integrated manner. A main advantage of solar trackers compared to rigid photovoltaic systems without tracking is a higher yield resulting from the solar radiation, which is achieved by the fact that the PV modules track the course of the sun and thus a high electrical current is generated at different times of the day with different angles of incidence of the solar radiation . Thus, a higher yield can be achieved compared to rigid systems.

Die üblicherweise sonnenzugewandte Seite des PV-Moduls ist in dieser Schrift als die erste Oberfläche bezeichnet, und die sonnenabgewandte Seite des PV-Moduls ist in dieser Offenbarung als die zweite Oberfläche bezeichnet.The side of the PV module usually facing the sun is referred to as the first surface in this document, and the side of the PV module facing away from the sun is referred to as the second surface in this disclosure.

Eine Solaranlage mit wenigstens einem Solartracker sowie ein Verfahren zum Steuern der Solaranlage der genannten Art ist beispielsweise aus der DE 20 2011 103 307 U1 bekannt. Der Solartracker weist einen Unterbau aus Pylonen auf, an welchen Gelenke und PV-Module angebracht sind. Eine Antriebseinheit kann die PV-Module dem Sonnenstand nachführen und beispielsweise bei starkem Wind eine parallele Stellung bezüglich eines Untergrunds anfahren, um eine mechanische Belastung durch den Wind auf die PV-Module und den Unterbau zu minimieren. Der Solartracker kann einen Parkplatz überdachen und zusätzlich Beleuchtungselemente aufweisen, um den Parkplatz nachts zu beleuchten. Weiterhin kann der Unterbau zusätzlich Stromspeicherelemente, wie Akkumulatoren, aufweisen, welche den durch die PV-Module erzeugten Strom speichern und an Elektrofahrzeuge speisen können.A solar system with at least one solar tracker and a method for controlling the solar system of the type mentioned is for example from DE 20 2011 103 307 U1 famous. The solar tracker has a substructure of pylons to which joints and PV modules are attached. A drive unit can track the PV modules to the position of the sun and, for example, move to a parallel position with respect to a substructure in strong winds in order to minimize mechanical stress from the wind on the PV modules and the substructure. The solar tracker can cover a parking lot and also have lighting elements to illuminate the parking lot at night. Furthermore, the substructure can also have electricity storage elements, such as accumulators, which can store the electricity generated by the PV modules and feed it to electric vehicles.

Neben Wind gibt es weitere Wetterbeeinflussungen für PV-Module, auf welche reagiert werden kann. So zeigt die WO 2018/035094 A1 einen Solartracker, der bei Regen die PV-Module in eine Ausrichtung bewegt, wodurch die PV-Module durch den Regen gereinigt werden.In addition to wind, there are other weather influences for PV modules that can be reacted to. This is how it shows WO 2018/035094 A1 a solar tracker that, when it rains, moves the PV modules into an alignment, causing the PV modules to be cleaned by the rain.

Auch ein Vorhandensein von Schnee oder Eis auf der sonnenzugewandten Seite von PV-Modulen kann zu einem verminderten Stromertrag führen. Hierfür zeigt die WO 2012/152437 A1 ein Verfahren, in dem eine elektrische Widerstandsheizung oder ein Luftklimagerät zum Abtauen des Eises oder Schnees eingesetzt wird. Auch die DE 10 2020 104 542 B4 zeigt ein Verfahren zum Abtauen von Schnee, Eis oder Reif mit einem Heizelement, welches einen Luftstrom erwärmt, welcher das PV-Modul anströmt. Die DE 10 2012 009 761 A1 zeigt ein Verfahren, bei dem die PV-Zellen bestromt werden, also direkt die PV-Zellen als Widerstandsheizung im PV-Modul dienen, um Schnee abzutauen.The presence of snow or ice on the sun-facing side of PV modules can also lead to a reduced electricity yield. For this, the WO 2012/152437 A1 a method in which electrical resistance heating or an air conditioner is used to melt the ice or snow. Also the DE 10 2020 104 542 B4 shows a method for defrosting snow, ice or frost with a heating element which heats an air flow which flows against the PV module. the DE 10 2012 009 761 A1 shows a process in which the PV cells are energized, i.e. the PV cells are used directly as resistance heating in the PV module to melt snow.

Trotz der bekannten technischen Potentiale von Solartrackeranlagen werden diese auf mehrfach genutzten Flächen wie z.B. Parkplätzen oder landwirtschaftlichen Nutzflächen regelmäßig nicht errichtet, weil aus dem Trackerbetrieb Nutzbarkeits-, Komfort- oder Sicherheitsprobleme befürchtet werden.Despite the well-known technical potential of solar tracker systems, they are regularly not set up on multi-use areas such as parking lots or agricultural land because the tracker operation is feared to have usability, comfort or safety problems.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine effiziente Solaranlage mit Solartracker weiterzubilden, sodass Probleme im Stand der Technik überwunden werden und/oder der Ertrag weiter verbessert wird.The object of the present invention is to further develop an efficient solar system with a solar tracker so that problems in the prior art are overcome and/or the yield is further improved.

Die Aufgabe wird durch eine Solaranlage der genannten Art gelöst, deren Steuerung wenigstens eine weitere Routine, insbesondere Service-, Sicherheits- und/oder Komfortroutinen beinhaltet. Erfindungsgemäß sind in der Steuerung des wenigstens einen Solartrackers neben einer ersten Teilaufgabe des Ausrichtens wenigstens eines Photovoltaikmoduls in Richtung der Sonne oder eines maximalen Lichteinfalls und einer zweiten Teilaufgabe des Anfahrens von Sicherheitsstellungen noch weitere Service-, Sicherheits- und/oder Komfortroutinen programmiert. Diese Zusatzfunktionen können den Ausschlag dafür geben, dass statt einer Solaranlage mit fest montierten Modulen dem Sonnenverlauf nachführbare Module eingesetzt werden. Das führt zu einem maximierten Stromertrag der Solaranlage. Außerdem kann aus der Bewegbarkeit der Solarmodule der Solaranlage weitergehender Nutzen generiert werden.The object is achieved by a solar system of the type mentioned, the control of which includes at least one additional routine, in particular service, safety and/or comfort routines. According to the invention, further service, safety and/or comfort routines are programmed in the controller of the at least one solar tracker in addition to a first subtask of aligning at least one photovoltaic module in the direction of the sun or maximum incidence of light and a second subtask of moving to safety positions. These additional functions can be the decisive factor in using modules that track the course of the sun instead of a solar system with permanently installed modules. This leads to a maximized electricity yield of the solar system. In addition, further benefits can be generated from the mobility of the solar modules of the solar system.

Dank der erfindungsgemäßen Solaranlage ist es z.B. möglich, die Solaranlage mit wenigstens einem Solartracker zeitlich begrenzt als Schutz vor Regen oder Schnee zu verwenden, bzw. als Dach mit einer Komfortfunktionalität für Personen. Auf landwirtschaftlich genutzten Flächen können dort benötigte Funktionalitäten realisiert werden, beispielsweise können die Antriebe der Solaranlage dafür benutzt werden, temporär ein Dach zu öffnen, um einem Traktor eine Durchfahrt zur Feldbearbeitung zu ermöglichen oder um temporär ein Tor oder einen Zaun zur Verwendung bei einem Viehaustrieb zu bilden. Auch auf einem Parkplatz oder einem Unternehmensgelände kann mit einem Solartracker eine Tor-Funktionalität als eine Sicherheitsfunktionalität realisiert sein: tagsüber, bei Sonnenschein wird der Solartracker als Solaranlage genutzt, nachts wird hingegen mit dem Solartrager eine Zufahrt oder ein Zugang verschlossen und der Solartracker somit als Tor für mehr Sicherheit verwendet.Thanks to the solar system according to the invention, it is possible, for example, to use the solar system with at least one solar tracker for a limited time as protection against rain or snow, or as a roof with a comfort functionality for people. on The required functionalities can be implemented on agriculturally used areas, for example the drives of the solar system can be used to temporarily open a roof, to allow a tractor to drive through for field work or to temporarily form a gate or a fence for use when cattle are driven out . A gate functionality can also be implemented as a security function with a solar tracker in a parking lot or on company premises: during the day, when the sun is shining, the solar tracker is used as a solar system, at night, on the other hand, a driveway or entrance is closed with the solar carrier and the solar tracker thus acts as a gate used for more security.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die erste Oberfläche in eine Kippstellung bringbar, wobei die erste Oberfläche in der Kippstellung in einem Winkel relativ zu einem annäherungsweise ebenen Untergrund von 40° bis 140°, insbesondere von 60° bis 120°, besonders bevorzugt von 80° bis 100° geneigt ist, insbesondere um Schnee vom Photovoltaikmodul abrutschen zu lassen. Bevorzugt ist die Steuerung hierbei ausgebildet, über Sensoren oder Zeitfenster die Kippstellung nur dann automatisch anzufahren, wenn sich keine Personen oder Gegenstände unter dem Solartracker befinden und/oder dass der Solartracker beim Anfahren der Kippstellung Warnsignale ausgibt. Mit dieser Servicefunktionalität werden einerseits die PV-Module von ihrer Bedeckung befreit, um anschließend in einer an der Solarstrahlung orientierten Stellung zügig wieder elektrische Energie generieren zu können, andererseits wird auf die Sicherheit geachtet, indem der Schnee vor allem in freie Bereiche abgekippt wird. Dies ist ein Beispiel für eine zusätzliche Sicherheitsfunktionalität. Die Kippstellung kann automatisch und/oder manuell angefahren werden.In an advantageous embodiment of the invention, the first surface can be brought into a tilted position, with the first surface being in the tilted position at an angle relative to an approximately level surface of 40° to 140°, in particular 60° to 120°, particularly preferably 80° ° is inclined up to 100 °, in particular to allow snow to slide off the photovoltaic module. The controller is preferably designed here to automatically move to the tilted position via sensors or time windows only if there are no people or objects under the solar tracker and/or the solar tracker emits warning signals when moving to the tilted position. With this service functionality, the PV modules are freed from their covering on the one hand so that they can then quickly generate electrical energy again in a position oriented towards the solar radiation, on the other hand safety is ensured by tipping the snow primarily into free areas. This is an example of additional security functionality. The tilting position can be approached automatically and/or manually.

Nach einer Ausbildung der Erfindung beinhaltet die Steuerung eine Enteisungsroutine, wobei mit der Enteisungsroutine bei Vereisung der ersten Oberfläche das Photovoltaikmodul derart geneigt wird, dass die erste Oberfläche einen Winkel relativ zu einem annäherungsweise ebenen Untergrund von 80° bis 150°, insbesondere von 90° bis 130°, besonders bevorzugt von 95° bis 120° bildet, sodass die zweite Oberfläche des Photovoltaikmoduls vom Sonnenlicht erwärmt wird, was ein Abtauen der Vereisung der ersten Oberfläche bewirkt. Die Steuerung kann auch für diesen Fall derart ausgebildet sein, dass die erste Oberfläche nach einem gewissen Zeitfenster oder über Sensoren vermittelte Informationen wieder dem Lauf der Sonne folgt, um möglichst effizient elektrische Energie zu produzieren.According to one embodiment of the invention, the controller includes a de-icing routine, with the de-icing routine tilting the photovoltaic module when the first surface is icy in such a way that the first surface is at an angle relative to an approximately level subsurface of 80° to 150°, in particular from 90° to 130°, particularly preferably from 95° to 120°, so that the second surface of the photovoltaic module is heated by sunlight, which causes the icing on the first surface to defrost. In this case, too, the control can be designed in such a way that the first surface again follows the path of the sun after a certain time window or information conveyed via sensors in order to produce electrical energy as efficiently as possible.

Die Solarmodule der Solaranlage können eine hohe oder vollständige Bifacialität haben, sodass die Solarmodule nicht nur mit ihrer ersten Oberfläche sondern zusätzlich auch mit ihrer zweiten Oberfläche Solarenergie nutzen können. Es existieren sogar Ausführungsbeispiele mit 100% Bifacialität.The solar modules of the solar system can have a high or complete bifaciality, so that the solar modules can use solar energy not only with their first surface but also with their second surface. There are even exemplary embodiments with 100% bifaciality.

In einer Variante ist der Solartracker als ein 2-Flügel-2-Achs-Tracker mit zwei Flügeln ausgebildet, wobei die zwei Flügel auf gegenüberliegenden Seiten eines Mastens angeordnet sind, um den Masten drehbar sowie relativ zur Erdoberfläche neigbar sind. Dies ist eine besonders platzsparende Anordnung für eine Solaranlage, so kann der Mast beispielsweise ein Lichtmast auf oder neben einem Parkplatz sein. Teilweise können bereits vorhandene Masten zu Solaranlagen mit entsprechend niedrigen Investitionskosten nachgerüstet werden. An dem Masten oder einem Lichtmasten können übereinander wenigstens zwei 2-Flügel-2-Achs-Tracker angeordnet sein. Somit ist ein Flächenbedarf für die Solaranlage klein.In one variant, the solar tracker is designed as a 2-wing, 2-axis tracker with two wings, the two wings being arranged on opposite sides of a mast, around which the mast can be rotated and tilted relative to the earth's surface. This is a particularly space-saving arrangement for a solar system, for example the mast can be a light mast on or next to a parking lot. In some cases, existing masts can be retrofitted to solar systems with correspondingly low investment costs. At least two 2-wing, 2-axis trackers can be arranged one above the other on the mast or a light mast. Thus, a space requirement for the solar system is small.

Solarmolule können auch vor einem Masten montiert sein und um den Masten drehbar sein. Das hat den Vorteil, dass keine oder wenig zusätzliche Windlast aus der Solaranlage resultiert. An einem großflächigen Masten oder einem Turm, wie z.B. einem Masten einer großen Windkraftanlage, einem Schornstein oder einem Kühlturm kann auch ein Flächenbereich vor dem Masten mit mehreren Solarmodulen belegt sein. Vor einem Masten montierte PV-Module können zusätzlich auch aus eine vertikalen Ausrichtung heraus neigbar, d.h. als 2 Achs-Tracker ausgebildet sein.Solar modules can also be mounted in front of a mast and be rotatable around the mast. This has the advantage that little or no additional wind load results from the solar system. On a large-area mast or tower, such as a mast of a large wind turbine, a chimney or a cooling tower, a surface area in front of the mast can also be occupied by several solar modules. PV modules mounted in front of a mast can also be tilted from a vertical orientation, i.e. designed as a 2-axis tracker.

In einer Ausbildung der Erfindung ist an einem oberen Ende des Mastens oder Lichtmastens ein Windrad montiert, sodass die Solaranlage als eine Wind-Solaranlage ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist hierbei die zweite Oberfläche des Photovoltaikmoduls in dem Flügel des 2-Flügel-2-Achs-Trackers jeweils als eine Schutzplatte ausgebildet, wobei die Schutzplatte von der Steuerung so unter dem Windrad positionierbar ist, dass von dem Windrad abgeschleudertes Eis die Schutzplatte trifft. Damit kann sichergestellt werden, dass das abgeschleuderte Eis keine passierenden Personen und keine bruchgefährdeten Komponenten der Solaranlage trifft.In one embodiment of the invention, a wind wheel is mounted on an upper end of the mast or light mast, so that the solar system is designed as a wind-solar system. The second surface of the photovoltaic module in the wing of the 2-wing, 2-axis tracker is particularly preferably designed as a protective plate, with the protective plate being able to be positioned under the wind wheel by the controller in such a way that ice thrown off the wind wheel hits the protective plate . This ensures that the ejected ice does not hit anyone passing by or components of the solar system that are in danger of breaking.

Gemäß einer Option ist der Solartracker ein 1-Achs-Tracker, insbesondere zur Nachführung der Ausrichtung der ersten Oberfläche im Tagesverlauf von Ost nach West, wobei eine Vielzahl von Photovoltaikmodulen zu einem Solardach kombiniert sind, und wobei die Antriebseinrichtung eine elektromechanische oder elektrohydraulische, das Solardach antreibende Vorrichtung ist. Der Solartracker der Solaranlage kann also ein horizontaler 1-Achs-Tracker sein, wobei die PV-Module ein Dach, beispielsweise über einem Parkplatz, ausbilden.According to one option, the solar tracker is a 1-axis tracker, in particular for tracking the alignment of the first surface over the course of the day from east to west, with a large number of photovoltaic modules being combined to form a solar roof, and with the drive device being an electromechanical or electrohydraulic one, the solar roof driving device is. The solar tracker of the solar system can therefore be a horizontal 1-axis tracker, with the PV modules forming a roof, for example over a parking lot.

Die erfindungsgemäße Solaranlage kann ein Traggerüst aufweisen, wobei auf dem Traggerüst wenigstens zwei einzeln oder in Gruppen ansteuerbare 1-Achs-Tracker montiert sind, sodass eine von der Solaranlage ausgebildete Überdachung eines Platzes Öffnungen aufweist oder öffenbar und zur Ausbildung eines Daches schließbar ist. Diese Konstruktion weist mit dem Traggerüst eine Dachgrundkonstruktion auf, welche 1-Achs-Tracker trägt, die einzeln dem Lauf der Sonne von Ost nach West folgen oder anders zur Ertragsoptimierung der Solaranlage ausgerichtet werden. Durch die Aufteilung einer großen Dachfläche in kleinere Teilflächen können Windlasten und entsprechende statische Anforderungen reduziert werden. Sind die ersten Oberflächen der PV-Module an den mehreren 1-Achs-Trackern nicht parallel zu einem Untergrund, sondern insbesondere nach Osten oder Westen geneigt, ausgerichtet, so entstehen zwischen den PV-Modulen Öffnungen. Diese Öffnungen können, beispielsweise bei Regen-, Hagel- oder Schneefall, geschlossen werden, indem die ersten Oberflächen der PV-Module in etwa parallel zum Untergrund ausgerichtet werden und die PV-Module so eine in etwa flache Überdachung bilden. Hierfür ist es förderlich, wenn die mehreren 1-Achs-Tracker derart angeordnet sind, dass die PV-Module bei paralleler Ausrichtung der ersten Oberflächen bzgl. des Untergrunds keine bzw. nur sehr kleine Öffnungen zwischen den PV-Modulen ausbilden. Unter verbleibenden Öffnungsspalten können Regegenrinnen angeordnet sein.The solar system according to the invention can have a supporting framework, with at least two single-axis trackers that can be controlled individually or in groups being mounted on the supporting framework, so that a roof over a square formed by the solar system has openings or can be opened and closed to form a roof. With the support structure, this construction has a basic roof construction that carries 1-axis trackers that individually follow the course of the sun from east to west or are aligned differently to optimize the yield of the solar system. By dividing a large roof area into smaller sub-areas, wind loads and the corresponding static requirements can be reduced. If the first surfaces of the PV modules on the multiple 1-axis trackers are not aligned parallel to a subsurface, but rather inclined to the east or west, openings are created between the PV modules. These openings can be closed, for example in the event of rain, hail or snow, in that the first surfaces of the PV modules are aligned approximately parallel to the ground and the PV modules thus form an approximately flat roof. It is beneficial for this if the several 1-axis trackers are arranged in such a way that the PV modules form no or only very small openings between the PV modules when the first surfaces are aligned parallel with respect to the subsurface. Rain gutters can be arranged under the remaining opening gaps.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Solaranlage ein Traggerüst auf, wobei auf dem Traggerüst wenigstens zwei einzeln oder in Gruppen ansteuerbare 2-Achs-Tracker montiert sind, sodass von der Steuerung in Teilflächen der Solaranlage unterschiedliche Funktionen realisierbar sind, beispielsweise lokale Gehweg-Regenüberdachungen. Die 2-Achs-Tracker können beispielsweise Ost-West- und Nord-Süd-Bewegungsfreiheitsgrade haben. So können nach dieser Lösung einige PV-Module der Solaranlage bei Niederschlag in eine Reinigungsstellung gebracht werden, d.h. sie weisen mit ihrer ersten Oberfläche einen Winkel von z.B. 30°-60° gegenüber dem Untergrund auf, während andere PV-Module der Solaranlage in eine annähernd parallele Stellung ihrer ersten Oberfläche zum Untergrund gebracht werden, um z.B. darunter befindliche Gehwege vor dem Niederschlag zu schützen. Damit ergibt sich eine nützliche Mehrfachfunktion für die Solaranlage.According to one embodiment of the invention, the solar system has a supporting frame, with at least two 2-axis trackers that can be controlled individually or in groups being mounted on the supporting frame, so that different functions can be implemented by the controller in partial areas of the solar system, for example local sidewalk rain shelters. For example, the 2-axis trackers can have east-west and north-south degrees of freedom of movement. According to this solution, some PV modules of the solar system can be brought into a cleaning position when it rains, i.e. they have their first surface at an angle of e.g. 30°-60° to the ground, while other PV modules of the solar system are in an approximately parallel position of their first surface to the ground, e.g. to protect underlying footpaths from precipitation. This results in a useful multiple function for the solar system.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Solaranlage ein Traggerüst auf, wobei das Traggerüst und/oder ein Fundament als von einer Flüssigkeit durchströmbarer Wärmetauscher ausgebildet ist, sodass aus der Solaranlage nicht nur Elektroenergie, sondern auch Wärmeenergie mittels der von der Umgebungsluft und der Solarenergie erwärmten Flüssigkeit aus der Solaranlage zu einer Wärmesenke transportiert werden kann. Bei der Wärmesenke kann es sich beispielsweise um eine Wärmepumpe, einen Warmwasserspeicher, eine als Eisspeicher nutzbare Zisterne oder eine Erdwärmesonde handeln. Mit erdgekoppelten Wärmespeichern können saisonale Wärmespeicher realisiert werden, die Wärmeenergie über mehre Monate speichern. Energiemengen von Erdwärme, die im Winter von einer Wärmepumpe aus dem Erdreich entnommen werden, können im Sommer aus Solarwärme zurückgeführt werden, sodass eine Auskühlung des Erdreiches über die Jahre vermieden wird. Bei den Solarmodulen kann die Kühlung im Sommer über die Flüssigkeit eine Effizienzsteigerung bewirken. Mit einer solchen kombinierten solarthermischen und photovoltaischen Anlage kann eine Energieausbeute der Solaranlage deutlich gegenüber bekannten Solaranlagen erhöht werden. Die Steuerung einer solchen Solaranlage weist zweckmäßigerweise Heizungsparameter auf, die als weitere Zielgrößen bei der Optimierung der Trackersteuerung berücksichtigt werden. Unabhängig davon, ob in der Solaranlage eine Solarwärmenutzung vorgesehen ist oder nicht, kann in der Steuerung der Solaranlage eine Lüftungsfunktion implementiert sein, die eine effizienzsteigernde Kühlung der PV-Module durch Lüftung beinhaltet.In a further development of the invention, the solar system has a supporting frame, the supporting frame and/or a foundation being designed as a heat exchanger through which a liquid can flow, so that not only electrical energy but also heat energy from the solar system by means of the liquid heated by the ambient air and the solar energy can be transported from the solar system to a heat sink. The heat sink can be, for example, a heat pump, a hot water storage tank, a cistern that can be used as an ice storage tank, or a geothermal probe. With ground-coupled heat storage, seasonal heat storage can be implemented that store thermal energy over several months. Amounts of energy from geothermal energy, which are extracted from the ground by a heat pump in winter, can be returned from solar heat in summer, so that the ground is prevented from cooling down over the years. In the case of solar modules, cooling via the liquid in summer can result in an increase in efficiency. With such a combined solar thermal and photovoltaic system, the energy yield of the solar system can be significantly increased compared to known solar systems. The control of such a solar system expediently has heating parameters that are taken into account as further target values when optimizing the tracker control. Irrespective of whether solar heat utilization is provided in the solar system or not, a ventilation function can be implemented in the control of the solar system, which includes efficiency-increasing cooling of the PV modules by ventilation.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Solaranlage Akkumulatoren auf und zumindest die Stromversorgung der Steuerung der Solaranlage ist von den Akkumulatoren gestützt, sodass zumindest eine Grundfunktionalität auch nach einem Stromnetzausfall erhalten bleibt. Somit kann ein ausfallsicherer Betrieb der Solaranlage sichergestellt werden. Die Solaranlage kann auch als Inselanlage ohne Netzanbindung konzipiert sein. Außerdem können derart viele oder hinsichtlich ihrer Kapazität große Akkumulatoren vorgesehen werden, dass diese als Stromquelle für Ladestationen für z.B. Elektroautos, E-Bikes , E-Motorräder und/oder E-Roller dienen. Dies ermöglicht einem Betreiber der Solaranlage, durch die Solaranlage bereit gestellte elektrische Energie nicht nur in ein Stromnetz einzuspeisen, sondern auch oder alternativ dazu die elektrische Energie in Form von Ladestrom für Elektrofahrzeuge zur Verfügung zu stellen und in dieser Form zu verkaufen. So kann ein Geschäftsmodell des Betreibers einerseits abhängig von zeitlich schwankenden Spotmarktstrompreisen nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten angepasst werden, andererseits bietet sich so aber auch die Möglichkeit, den durch die Solaranlage produzierten Strom lokal und direkt weiter zu verwenden, beispielsweise in einem Fuhrpark eines Unternehmens oder einem Mitarbeiter- oder Kundenparkplatz. Die Steuerung der Solaranlage kann das jeweilige Geschäftsmodel berücksichtigen sowie mit externen Informationsquellen, z.B. Wetter- und/oder Preisinformationen, gekoppelt sein und neben Ertragsoptimierungen auch Gewinnoptimierungen ermöglichen. Auch die Einbindung in ein größeres System, beispielsweise ein Batteriespeicherkraftwerk, ist möglich.According to a further embodiment, the solar system has accumulators and at least the power supply for the controller of the solar system is supported by the accumulators, so that at least one basic functionality is retained even after a power grid failure. This ensures fail-safe operation of the solar system. The solar system can also be designed as an island system without a grid connection. In addition, enough accumulators or accumulators with a large capacity can be provided so that they serve as a power source for charging stations for, for example, electric cars, e-bikes, e-motorcycles and/or e-scooters. This enables an operator of the solar system not only to feed electrical energy provided by the solar system into a power grid, but also or alternatively to provide the electrical energy in the form of charging current for electric vehicles and to sell it in this form. On the one hand, the operator's business model can be adjusted according to economic aspects depending on spot market electricity prices that fluctuate over time, and on the other hand there is also the possibility of using the electricity produced by the solar system locally and directly, for example in a company's vehicle fleet or in an employee or customer parking lot. The control of the solar system can take into account the respective business model as well as with external sources of information, e.g. weather and/or price information, be coupled and enable not only yield optimization but also profit optimization. It can also be integrated into a larger system, such as a battery storage power plant.

Die Aufgabe wird ebenfalls durch ein Verfahren zum Steuern der Solaranlage gelöst, wobei von der Steuerung des wenigstens einen Solartrackers neben einer ersten Teilaufgabe des Ausrichtens wenigstens eines Photovoltaikmoduls in Richtung der Sonne oder eines anderen maximalen Lichteinfalls und einer zweiten Teilaufgabe des Anfahrens von Sicherheitsstellungen noch weitere Service-, Sicherheits- und/oder Komfortroutinen ausgeführt werden, um einen Stromertrag der Solaranlage zu maximieren und aus einer Bewegbarkeit der Solarmodule weiteren Nutzen zu generieren.The object is also achieved by a method for controlling the solar system, with the control of the at least one solar tracker in addition to a first sub-task of aligning at least one photovoltaic module in the direction of the sun or another maximum incidence of light and a second sub-task of moving to safety positions -, Security and / or comfort routines are performed in order to maximize an electricity yield of the solar system and to generate further benefit from a mobility of the solar modules.

In einer Weiterbildung der Erfindung werden von der Steuerung zumindest zeitweise mehrere Solartracker als Gesamtsystem gleich oder unterschiedlich angesteuert, um in Abhängigkeit der Sonnenposition, des Wetters und der Benutzung des von der Solaranlage überdachten Bereiches je nach Bedarf eine Dachfläche, Sturmdurchlässigkeit, volle Beleuchtung einzelner Solarmodule bei streifendem Lichteinfall, eine Kühlung, eine Heizung und/oder eine Ausnutzung von Regen und Schnee zur Reinigung von Photovoltaikmodulen zu realisieren.In a further development of the invention, the controller controls at least temporarily several solar trackers as an overall system in the same or different ways in order to provide a roof area, storm permeability, full illumination of individual solar modules depending on the position of the sun, the weather and the use of the area covered by the solar system grazing incidence of light, cooling, heating and/or using rain and snow to clean photovoltaic modules.

Die vorliegende Erfindung soll im Folgenden anhand von Zeichnungen weiter erläutert werden, die schematisch erfindungsgemäße Solaranlagen in verschiedenen Betriebssituationen darstellen. Dabei zeigt:

1 schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solaranlage mit Parkplatzsolartracker bei Schneebeladung,
2 schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solaranlage mit Parkplatzsolartracker bei Vereisung,
3 schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solaranlage als Wind-Solaranlage mit 2-Flügel-2-Achs-Trackern am Masten,
4a schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solaranlage unter Ausbildung eines Parkplatzdaches durch die PV-Module,
4b schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solaranlage mit Traggerüst und wenigen großen 1-Achs-Trackern sowie Ladestationen für Elektrofahrzeuge,
4c schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solaranlage mit Traggerüst und mehreren kleinen 1-Achs-Trackern,
5a schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solaranlage und Ausbildung eines Parkplatzdaches durch die PV-Module, und
5b schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solaranlage mit Traggerüst und 2-Achs-Trackern.

The present invention is to be explained further below with the aid of drawings which schematically show solar systems according to the invention in various operating situations. It shows:

1 schematically an embodiment of the solar system according to the invention with parking lot solar tracker with snow loading,
2 schematically an embodiment of the solar system according to the invention with parking lot solar tracker in icing,
3 schematically an embodiment of the solar system according to the invention as a wind-solar system with 2-wing, 2-axis trackers on the mast,
4a schematically an embodiment of the solar system according to the invention with the formation of a parking lot roof through the PV modules,
4b schematically an embodiment of the solar system according to the invention with support structure and a few large 1-axis trackers and charging stations for electric vehicles,
4c schematically an embodiment of the solar system according to the invention with support structure and several small 1-axis trackers,
5a schematically another embodiment of the solar system according to the invention and formation of a parking lot roof by the PV modules, and
5b schematically an embodiment of the solar system according to the invention with support structure and 2-axis trackers.

In 1 ist eine Solaranlage 1 abgebildet, welche eine Aufständerung 2, mehrere Photovoltaikmodule 3 (PV-Module) mit jeweils einer ersten Oberfläche 3a, welche die sonnenzugewandte Seite der PV-Module 3 ist, und mehreren Gelenken 4 aufweist. Der die hier mehreren Photovoltaikmodule 3 aufnehmende Tragrahmen ist der Übersichtlichkeit halber in der vorliegenden Skizze weggelassen. Das Gelenk 4 ist derart angeordnet und ausgebildet, dass die PV-Module 3 mit ihrer ersten Oberfläche 3a von Ost nach West gedreht werden können, d.h. die erste Oberfläche 3a und somit die sonnenzugewandte Seite kann über einen Tag hinweg dem Verlauf der Sonne von Ost nach West nachfolgen. Dies entspricht der Funktion eines 1-Achs-Trackers. Bei der in 1 gezeigten Solaranlage 1 ist über mehrere Gelenke 4 aber auch einen zweiter Freiheitsgrad realisiert, so dass eine erste Oberfläche 3a der PV-Module sowohl bzgl. des Azimuts als auch der Höhe der Sonne über dem Horizont verstellbar ist; also umfasst die Solaranlage 1 den dargestellten 2-Achs-Tracker. Als eine Antriebseinrichtung 5 zur Einstellung der Höhe ist hier ein Linearantrieb gezeigt, der Drehantrieb zur Einstellung des Azimuts ist hingegen nicht mit skizziert.In 1 a solar system 1 is shown, which has an elevation 2, several photovoltaic modules 3 (PV modules) each with a first surface 3a, which is the sun-facing side of the PV modules 3, and several joints 4. For the sake of clarity, the supporting frame accommodating the plurality of photovoltaic modules 3 here has been omitted from the present sketch. The joint 4 is arranged and designed in such a way that the PV modules 3 can be rotated with their first surface 3a from east to west, ie the first surface 3a and thus the side facing the sun can follow the course of the sun from east to west over a day follow West. This corresponds to the function of a 1-axis tracker. At the in 1 However, the solar system 1 shown has a second degree of freedom via a number of joints 4, so that a first surface 3a of the PV modules can be adjusted both with regard to the azimuth and the height of the sun above the horizon; So the solar system 1 includes the 2-axis tracker shown. A linear drive is shown here as a drive device 5 for setting the height, but the rotary drive for setting the azimuth is not sketched.

Weiterhin zeigt die 1 ein neben der Solaranlage 1 geparktes Fahrzeug als Gegenstand 6. Sowohl die Solaranlage 1 als auch das Fahrzeug stehen auf dem ebenen Untergrund 7, wobei die Aufständerung 2 senkrecht zum Untergrund 7 angeordnet ist. Wenn der Untergrund 7 ein Gefälle aufweist, kann der Winkel zwischen der Aufständerung 2 und dem Untergrund 7 auch von 90° verschieden sein, die Aufständerung 2 ist jedoch oft lotrecht bezüglich einer gemittelten Erdoberfläche angeordnet, d.h. etwa in Richtung Erdmittelpunkt weisend. Die Aufständerung 2 kann statt aus dem hier dargestellten runden Stahlrohr auch anders, beispielsweise aus einem Betonmasten oder einem eckigen Stahlprofil ausgebildet sein.Furthermore, the 1 a vehicle parked next to the solar system 1 as the object 6. Both the solar system 1 and the vehicle are on the flat surface 7, with the elevation 2 being arranged perpendicularly to the surface 7. If the subsoil 7 has a gradient, the angle between the elevation 2 and the subsoil 7 can also differ from 90°, but the elevation 2 is often arranged perpendicularly with respect to an averaged surface of the earth, ie pointing approximately in the direction of the center of the earth. Instead of being made of the round steel tube shown here, the elevation 2 can also be made differently, for example made of a concrete pole or an angular steel profile.

Außerdem ist in der 1 eine Funktion der erfindungsgemäßen Solaranlage 1 dargestellt. In einer nicht dargestellten Situation waren die PV-Module 3 mit Schnee 8 bedeckt. Die Solaranlage hat mittels ihrer Steuerung daraufhin die PV-Module 3 mittels der Antriebseinrichtung 5 derart geneigt, dass die ersten Oberflächen 3a einen Winkel zum Untergrund 7 bzw. zur Horizontalen von 90° ausbilden, also die PV-Module 3 senkrecht ausgerichtet. Dadurch ist der Schnee 8 von den PV-Modulen 3 abgerutscht und auf dem Untergrund 7 gelandet. Die PV-Module 3 werden somit nicht mehr abgedeckt und können nunmehr bei Neuausrichtung zur Sonne wieder Sonnenlicht in elektrischen Strom wandeln. Somit kann der Ertrag der Solaranlage im Winter erhöht werden. Alternativ sind auch andere Winkeleinstellungen zwischen PV-Modulen 3 und Untergrund 7 denkbar, um ein Abrutschen des Schnees 8 zu bewirken, etwa im Rahmen von 40° bis 140°.In addition, in the 1 a function of the solar system 1 according to the invention is shown. In a situation that is not shown, the PV modules 3 were covered with snow 8 . The solar system then tilted the PV modules 3 by means of the drive device 5 by means of its controller in such a way that the first surfaces 3a form an angle of 90° to the subsurface 7 or to the horizontal, ie the PV modules 3 are aligned vertically. As a result, the snow 8 from the PV modules 3 slipped and landed on underground 7. The PV modules 3 are thus no longer covered and can now convert sunlight into electricity again when realigned to face the sun. Thus, the yield of the solar system can be increased in winter. Alternatively, other angular settings between the PV modules 3 and the subsurface 7 are also conceivable in order to cause the snow 8 to slide off, for example in the range of 40° to 140°.

Vorzugsweise wird das Photovoltaikmodul 3 zum Abrutschen des Schnees 8 geneigt, wenn der Schnee 8 nicht auf Personen oder Gegenstände 6, sondern auf den Untergrund 7, fallen kann. Also soll die Steuerung der Solaranlage berücksichtigen, dass die Neigung zu einem Bereich gebildet wird, unter dem kein Gegenstand 6, etwa ein Fahrzeug, oder keine Person steht bzw. läuft. Damit wird der Schnee 8 im Falle eines Parkplatzes beispielsweise auf einen leeren Stellplatz oder idealerweise auf einen Zwischenraum zwischen Parkplätzen abgekippt, wenn keine Person dort steht oder läuft. Dies ist ebenfalls in 1 dargestellt, wo der Schnee 8 auf einen Bereich neben das Fahrzeug als Gegenstand 6 abgekippt wurde.The photovoltaic module 3 is preferably inclined for the snow 8 to slide off if the snow 8 cannot fall on people or objects 6 but on the ground 7 . The control of the solar system should therefore take into account that the inclination is formed to an area under which no object 6, such as a vehicle, or no person is standing or walking. Thus, in the case of a parking lot, the snow 8 is dumped, for example, onto an empty parking space or ideally onto a space between parking lots when no one is standing or walking there. This is also in 1 shown where the snow 8 has been dumped onto an area next to the vehicle as item 6.

2 skizziert eine ähnliche Solaranlage 1, wie sie aus 1 bekannt ist, wobei die ersten Oberflächen 3a der PV-Module 3 eine Vereisung 9 aufweisen. In der Figur ist gezeigt, wie die PV-Module 3 mit ihrer zweiten Oberfläche 3b, welche eigentlich die sonnenabgewandte Seite der PV-Module 3 ist, zur Sonne hin ausgerichtet werden, sodass die vereiste erste Oberfläche 3a von der Sonne weg zeigt. Da die zweite Oberfläche 3b nicht vereist ist, reflektiert sie weniger Sonnenstrahlen als die vereiste Oberfläche 3a und kann sich damit durch Sonneneinstrahlung die PV-Module 3 zügiger erwärmen als bei Sonneneinstrahlung auf die vereiste erste Oberfläche 3a. Somit stellt die 2 die Abtaufunktion der Solaranlage 1 dar. Die Solarmodule sind hier bifaciale Solarmodule, die einerseits die Solarstrahlung in der Abtaustellung effektiv einfangen und andererseits auch schon in der Abtaustellung hauptsächlich über ihre zweiten Oberflächen 3b bzw. ihre Rückseiten Solarstrom erzeugen. 2 outlines a similar solar system 1, like that from 1 is known, the first surfaces 3a of the PV modules 3 having icing 9 . The figure shows how the PV modules 3 are aligned with their second surface 3b, which is actually the side of the PV modules 3 facing away from the sun, so that the icy first surface 3a faces away from the sun. Since the second surface 3b is not icy, it reflects fewer sunrays than the icy surface 3a and can therefore heat up the PV modules 3 more quickly through solar radiation than when the sun shines on the icy first surface 3a. Thus, the 2 represents the defrosting function of the solar system 1. The solar modules here are bifacial solar modules which, on the one hand, effectively capture the solar radiation in the defrosting position and, on the other hand, already generate solar power in the defrosting position mainly via their second surfaces 3b or their rear sides.

Vorteilhaft wird nach Abrutschen des Schnees 8 bzw. nach Abtauen der Vereisung 9 das wenigstens eine Photovoltaikmodul 3 der Solaranlage 1 derart ausgerichtet, dass es mit seiner ersten Oberfläche einen für Stromerzeugung idealen Winkel bezüglich dem Lauf der Sonne einnimmt. So ist das PV-Modul 3 von dem Schnee 8 respektive der Vereisung 9 befreit und einfallendes Sonnenlicht kann von dem PV-Modul 3 in elektrischen Strom zur Energieerzeugung gewandelt werden.After the snow 8 has slipped or the ice 9 has melted, the at least one photovoltaic module 3 of the solar system 1 is advantageously aligned in such a way that its first surface assumes an ideal angle with respect to the path of the sun for power generation. In this way, the PV module 3 is freed from the snow 8 or the icing 9 and incident sunlight can be converted by the PV module 3 into electrical current to generate energy.

In 3 ist eine Wind-Solaranlage als Solaranlage 1 gezeigt, bei der an einem oberen Ende der Aufständerung 2, welche insbesondere ein runder Mast sein kann, ein Windrad 10 angeordnet ist. Der Solartracker ist dabei als 2-Achs-2-Flügel-Tracker ausgebildet. Einerseits ermöglicht der Solartracker eine Rotation der PV-Module 3 um den Mast der Aufständerung 2 herum, also eine Ausrichtbarkeit der PV-Module 3 bzgl. der Himmelsrichtungen. Die zweite Achse, in welcher sich die PV-Module 3 gemäß der angedeuteten Pfeile in 3 bewegen lassen, bezieht sich auf die Neigung der PV-Module bzgl. des Untergrunds bzw. des Horizonts, wodurch der Solartracker eine Ausrichtung an einen niedrigen bzw. hohen Stand der Sonne am Himmel (Höhe) ermöglicht. In dieser Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, dass das Photovoltaikmodul 3 derart geneigt werden kann, dass von dem Windrad abgeschleudertes Eis abfangbar ist. Bei vereisten Windrädern kann es durch Drehung eines Rotors im Wind zu Herabschleudern von Eisbestandteilen kommen, welche sonst Personen oder Gegenstände treffen könnten. Werden bei solchen Bedingungen das oder die PV-Module 3 so geneigt, dass die erste oder zweite Oberfläche 3b als eine Art Dach für den darunter befindlichen Untergrund 7 fungieren, wird verhindert, dass die Eisbestandteile auf einen begrenzten Bereich des Untergrunds 7 treffen. Vorzugsweise ist der begrenzte Bereich des Untergrunds 7 ein Fußweg oder ein Parkplatz. Hierfür ist im vorgestellten Ausführungsbeispiel die zweite Oberfläche 3b mit einer Metallplatte verkleidet.In 3 a wind-solar system is shown as a solar system 1, in which a wind turbine 10 is arranged at an upper end of the elevation 2, which can in particular be a round mast. The solar tracker is designed as a 2-axis, 2-wing tracker. On the one hand, the solar tracker enables the PV modules 3 to be rotated around the mast of the elevation 2, ie the PV modules 3 can be aligned with respect to the cardinal points. The second axis, in which the PV modules 3 are located according to the arrows indicated in 3 can be moved refers to the inclination of the PV modules with respect to the ground or the horizon, which enables the solar tracker to be aligned to a low or high position of the sun in the sky (height). In this embodiment, it is particularly advantageous that the photovoltaic module 3 can be inclined in such a way that ice thrown off by the wind turbine can be intercepted. If the wind turbines are iced over, the rotation of a rotor in the wind can cause ice particles to be flung down, which could otherwise hit people or objects. If, under such conditions, the PV module(s) 3 is/are inclined in such a way that the first or second surface 3b acts as a type of roof for the underlying subsoil 7, the ice components are prevented from hitting a limited area of the subsoil 7. Preferably, the delimited area of the underground 7 is a footpath or a parking lot. For this purpose, the second surface 3b is covered with a metal plate in the exemplary embodiment presented.

Die 4a, 4b und 4c zeigen Ausführungsbeispiele von Parkplatzüberdachungen mit 1-Achs-Solartrackern.the 4a , 4b and 4c show examples of car park canopies with 1-axis solar trackers.

4a zeigt eine erste Ausführungsform der Solaranlage 1 als einen Solarcarport, bei dem mehrere PV-Module 3 ein großflächiges Dach ausbilden, welches sowohl in einem Winkel bzgl. des Untergrunds 7 geneigt sein kann als auch parallel zum Untergrund 7 positioniert werden kann, beispielsweise um eine Windlast zu minimieren. In der Abbildung ist das Dach geneigt dargestellt, um einfallendes Sonnenlicht möglichst effektiv umzuwandeln. Die Gelenke 4 in Verbindung mit der hier verstellbaren Aufständerung 2 ergeben dabei die Möglichkeit, die PV-Module 3 im Tagesverlauf von Osten nach Westen der Sonne nachzuführen. Anpassungen an Untergrundunebenheiten können bei der hydraulisch verstellbaren Aufständerung durch Ausgleichgewichte realisiert werden, die hier mit kleinen Gewichtssymbolen unter den Solarmodulen skizziert sind. Der zu den PV-Modulen 3 parallele zweispitzige Pfeil skizziert, dass die Position des oberen Gelenkes des linken dargestellten Hydraulikzylinders des Gestells 2 elektromechanisch verstellt werden kann, um große Kippwinkel zu realisieren. Durch die Ausbildung des Gestells 2 mit Hydraulikzylindern ist hier ein einfacher Trackerantrieb realisiert. Die hier hydraulische Antriebseinrichtung 5 umfasst auch eine Hydraulikpumpe. 4a shows a first embodiment of the solar system 1 as a solar carport, in which several PV modules 3 form a large-area roof, which can be inclined at an angle with respect to the subsurface 7 and can also be positioned parallel to the subsurface 7, for example around a wind load to minimize. In the illustration, the roof is tilted to convert incoming sunlight as effectively as possible. The joints 4 in connection with the elevation 2, which can be adjusted here, make it possible for the PV modules 3 to track the sun from east to west over the course of the day. Adaptations to uneven ground can be realized with the hydraulically adjustable elevation using counterweights, which are outlined here with small weight symbols under the solar modules. The two-pointed arrow parallel to the PV modules 3 outlines that the position of the upper joint of the hydraulic cylinder shown on the left of the frame 2 can be adjusted electromechanically in order to realize large tilting angles. By designing the frame 2 with hydraulic cylinders is here a simple tracker drive is realized. The hydraulic drive device 5 here also includes a hydraulic pump.

In 4b ist eine zweite Ausführungsform der Solaranlage 1 als ein Solarcarport skizziert, bei der die Aufständerung 2 durch ein Traggerüst 11, z.B. aus Metall, ausgebildet ist. Alternativ ist auch ein Traggerüst 11 aus Holz oder anderen Baumaterialien möglich. Auf dem Traggerüst 11 sind verschiedene Reihen von PV-Modulen 3 angeordnet, wobei sich zwischen diesen Reihen bei einer Neigung der PV-Module 3 bzgl. des Untergrunds 7 Öffnungen 13 ergeben. Werden die PV-Module 3 parallel zum Untergrund 7 ausgerichtet, werden die Öffnungen 13 geschlossen und es ergibt sich ein nahezu dichtes Dach. Dies kann für das Spenden von Schatten oder als ein Schutz vor Niederschlag sorgen. Sollte auf den parallel zum Untergrund 7 ausgerichteten PV-Modulen 3 Schnee 8 liegen, führt eine Drehung der PV-Module 3 in eine Neigungsposition zum Abrutschen des Schnees 8, wobei die Steuerung berücksichtigt, dass der Schnee 8 in freie Bereiche abgekippt wird, wo kein Gegenstand 6, z.B. in Form eines Fahrzeuges, steht. Weiterhin ist in der Abbildung gezeigt, dass neben der Aufständerung 2, benachbart zu Stellplätzen, Ladestationen für Elektrofahrzeuge angeordnet sind, welche ihrerseits mit einem Stromspeicher, etwa einem Akkumulator, verbunden sein können, wobei der Stromspeicher vorzugsweise von den PV-Modulen 3 der Solaranlage 1 gespeist wird. Durch die Aufteilung der Dachfläche in zwei Teilflächen werden auftretende mechanische Kräfte in der Aufständerung 2 und den Gelenken 4 reduziert, sodass ein Leichtbau mit reduzierten Kosten ermöglicht wird.In 4b a second embodiment of the solar system 1 is outlined as a solar carport, in which the elevation 2 is formed by a support structure 11, eg made of metal. Alternatively, a shoring 11 made of wood or other building materials is also possible. Various rows of PV modules 3 are arranged on the support framework 11 , with openings 13 being produced between these rows when the PV modules 3 are inclined with respect to the substrate 7 . If the PV modules 3 are aligned parallel to the base 7, the openings 13 are closed and the result is an almost tight roof. This can provide shade or as a protection from precipitation. Should there be snow 8 on the PV modules 3 aligned parallel to the substrate 7, rotating the PV modules 3 into an inclined position will cause the snow 8 to slide off, with the controller taking into account that the snow 8 is tipped into free areas where there is no Item 6, for example in the form of a vehicle is. The figure also shows that charging stations for electric vehicles are arranged next to the elevation 2, adjacent to parking spaces, which in turn can be connected to a power storage device, such as an accumulator, with the power storage device preferably being powered by the PV modules 3 of the solar system 1 is fed. By dividing the roof area into two partial areas, mechanical forces that occur in the elevation 2 and the joints 4 are reduced, so that lightweight construction with reduced costs is made possible.

In 4c ist eine weitere Ausführungsform der Solaranlage 1 ähnlich zur Ausführungsform gemäß 4b gezeigt, welche hier vier Reihen von mit PV-Modulen bestückten 1-Achs-Trackern 12 aufweist, wodurch zwischen den Reihen mehr Öffnungen 13 bereit stehen und so bei Abkippen von Schnee 8 mehr Möglichkeiten bestehen als bei nur einer Öffnung 13. Beispielsweise wird bei flachen Einfallswinkeln des Sonnenlichtes der Schattenwurf der einzelnen 1-Achs-Solartracker 12 auf die anderen 1-Achs-Solartracker 12 von der Steuerung in die Berechnung zur Maximierung der Anlagen-Solarleistung einberechnet und in entsprechende Signale an die Antriebe der Solartracker 12 umgesetzt. Der zweite 1-Achs-Solartracker von links ist hier in einer Dach-Stellung skizziert, in der ein darunter befindlicher Fußweg überdacht ist. Durch gegenüber 4b nochmals reduzierte Flächen und Kräften sind weitere Material- und Kosteneinsparungen möglich. Sowohl in der Ausführungsform gemäß 4b als auch 4c sind 1-Achs-Tracker gezeigt, bei denen die PV-Module 3 vorzugsweise von Osten nach Westen von nicht dargestellten Antriebseinrichtungen 5 ausrichtbar sind. Je nach baulichen und lichttechnischen Gegebenheiten und Anlagenkonzept können aber auch andere Bewegungen realisiert sein. Das Traggerüst 11 der Aufständerung 2 kann ebenfalls aus Metall, Holz oder aus einem anderen geeigneten Baumaterial ausgeführt sein.In 4c 13 is another embodiment of the solar system 1 similar to the embodiment according to FIG 4b shown, which here has four rows of 1-axis trackers 12 equipped with PV modules, which means that more openings 13 are available between the rows and there are more possibilities when snow 8 falls than with just one opening 13. For example, with flat Angles of incidence of the sunlight, the shadow cast by the individual 1-axis solar trackers 12 on the other 1-axis solar trackers 12 is taken into account by the controller in the calculation for maximizing the system solar power and converted into corresponding signals to the drives of the solar trackers 12. The second 1-axis solar tracker from the left is sketched here in a roof position, in which a footpath underneath is covered. through opposite 4b further reduced surfaces and forces further material and cost savings are possible. Both in the embodiment according to 4b as well as 4c 1-axis trackers are shown, in which the PV modules 3 can be aligned preferably from east to west by drive devices 5 (not shown). Depending on the structural and lighting conditions and the system concept, however, other movements can also be implemented. The support frame 11 of the elevation 2 can also be made of metal, wood or some other suitable material.

5a zeigt eine weitere Ausführungsform der Solaranlage 1 als eine Parkplatzüberdachung, bei der der Solartracker ein 2-Achs-Tracker 14 ist. Der 2-Achs-Tracker 14 weist eine zentrale Aufständerung 2 auf, welche hier aus einem Metallrohr ausgebildet ist, in dem Stromleitungen verlegt sind, welche zu einem Stromspeicher führen. Auch hier bilden die PV-Module 3 eine Überdachung für Fahrzeuge als Gegenstände 6. 5a FIG. 12 shows a further embodiment of the solar system 1 as a parking lot canopy, in which the solar tracker is a 2-axis tracker 14. The 2-axis tracker 14 has a central elevation 2, which is formed here from a metal tube in which power lines are laid, which lead to a power storage device. Here, too, the PV modules 3 form a roof for vehicles as objects 6.

In 5b ist eine weitere alternative Ausführungsform der Solaranlage 1 gezeigt, welche analog zur Ausführungsform nach 4c in viele Teilflächen unterteilt ist. Die Solartracker sind hierbei als Zwei-Achs-Solartracker 14 ausgebildet, die aus Standardkomponenten in Serienfertigung kostengünstig produziert werden können.In 5b a further alternative embodiment of the solar system 1 is shown, which is analogous to the embodiment according to FIG 4c is divided into many parts. The solar trackers are in this case designed as two-axis solar trackers 14, which can be mass-produced inexpensively from standard components.

In allen gezeigten Ausführungsformen kann das wenigstens eine Photovoltaikmodul 3 bei einem von der Steuerung erfassten oder erwarteten Niederschlag derart geneigt werden, dass die erste Oberfläche 3a einen Winkel relativ zu einem annäherungsweise ebenen Untergrund 7 von 0° bis 15°, insbesondere von 1° bis 10°, besonders bevorzugt von 2° bis 5° bildet. Das PV-Modul 3 wird also in etwa parallel zum Untergrund 7 ausgerichtet, um als eine Art Dach zu fungieren. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn eine Gruppe von PV-Modulen 3 einen Fußweg oder einen Parkplatz überspannt, sodass Personen unter den Modulen vor Regen geschützt werden.In all of the embodiments shown, the at least one photovoltaic module 3 can be tilted when precipitation is detected or expected by the controller in such a way that the first surface 3a has an angle relative to an approximately level subsurface 7 of 0° to 15°, in particular from 1° to 10 °, particularly preferably from 2° to 5°. The PV module 3 is thus aligned approximately parallel to the substrate 7 in order to function as a type of roof. This is particularly advantageous when a group of PV modules 3 spans a footpath or a parking lot, so that people under the modules are protected from rain.

Zu der vorgestellten Solaranlage gehört auch deren Steuerung und die darin enthaltene Software zum Betreiben des Solartrackers. Die Steuerung kann in verschiedenen Ausgestaltungen auch auf Wetterdaten und/oder Sensordaten als Basisgrößen zur Einbeziehung in ihre Berechnungen zugreifen.The solar system presented also includes its controller and the software it contains for operating the solar tracker. In various configurations, the controller can also access weather data and/or sensor data as basic variables for inclusion in its calculations.

Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den beschrieben Optionen der Erfindung, deren Kombinationen sowie Kombinationen mit dem Fachwissen eines Fachmanns auf dem Gebiet der Erfindung.Further exemplary embodiments result from the options of the invention described, their combinations and combinations with the specialist knowledge of a person skilled in the art in the field of the invention.

BezugszeichenlisteReference List

11: Solaranlagesolar system
22: Aufständerunginsurrection
33: Photovoltaikmodulphotovoltaic module
3a3a: erste Oberflächefirst surface
3b3b: zweite Oberflächesecond surface
44: Gelenkjoint
55: Antriebseinrichtungdrive device
66: Gegenstandobject
77: Untergrundunderground
88th: Schneesnow
99: Vereisungicing
1010: Windradwindmill
1111: Traggerüstshoring
1212: 1-Achs-Tracker1-axis tracker
1313: Öffnungopening
1414: 2-Achs-Tracker2-axis tracker

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 202011103307 U1 [0004]
WO 2018035094 A1 [0005]
WO 2012152437 A1 [0006]
DE 102020104542 B4 [0006]
DE 102012009761 A1 [0006]

Claims

Solar system (1) with at least one solar tracker for use in a parking lot, wherein the solar tracker has at least one elevation (2) and at least one photovoltaic module (3) with at least one first surface (3a) and one opposite, parallel to the first surface (3a). second surface (3b), at least one joint (4) being arranged on the elevated structure (2), with a controller and a drive device (5) being able to change an alignment of the first surface (3a) along at least one degree of freedom of movement in order to to follow the course of the sun, or to move to a safety position protecting the solar tracker, characterized in that the control contains at least one further routine, in particular a service, safety and/or comfort routine.

Solar system (1) after claim 1 , characterized in that the first surface (3a) can be brought into a tilted position, wherein the first surface (3a) in the tilted position is at an angle relative to an approximately level base (7) of 40° to 140°, in particular of 60° to 120°, particularly preferably from 80° to 100°, in particular to allow snow (8) to slide off the photovoltaic module (3), to create a passage opening or to form a closed gate.

Solar system (1) after claim 2 , characterized in that the control via sensors or time windows is designed to automatically approach the tilted position only when there are no people or objects under the solar tracker and/or is designed to issue warning signals when approaching the tilted position.

Solar installation (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the controller includes a de-icing routine, with the de-icing routine being used to tilt the photovoltaic module (3) when the first surface (3a) is icy (9) in such a way that the first surface ( 3a) forms an angle relative to an approximately level substrate (7) of 80° to 150°, in particular 90° to 130°, particularly preferably 95° to 120°, so that the second surface (3b) of the photovoltaic module (3) is heated by sunlight, causing the icing (9) of the first surface (3a) to melt.

Solar system (1) after claim 1 , characterized in that the solar tracker is designed as a 2-wing, 2-axis tracker with two wings, the two wings being arranged on opposite sides of a mast, the mast being rotatable and tiltable relative to the earth's surface.

Solar system (1) after claim 5 , characterized in that at least two 2-wing, 2-axis trackers are arranged vertically one above the other on the mast or a light mast.

Solar system (1) after claim 6 , characterized in that a wind wheel (10) is mounted at an upper end of the mast or light mast, so that the solar system (1) is designed as a wind-solar system.

Solar system (1) after claim 7 , characterized in that the second surface (3b) of the photovoltaic module (3) in the wing of the 2-wing, 2-axis tracker is designed as a protective plate and the protective plate can be positioned under the wind turbine by the controller in such a way that ice thrown off the wind turbine hits the protective plate.

Solar system (1) after claim 1 , characterized in that the solar tracker is a 1-axis tracker, in particular for tracking the orientation of the first surface (3a) over the course of the day from east to west, with a large number of photovoltaic modules (3) being combined to form a solar roof, and with the Drive device (5) is an electromechanical or electrohydraulic device that drives the solar roof.

Solar system (1) after claim 1 , characterized in that the solar system (1) has a support frame (11), on the support frame (11) at least two individually or in groups controllable 1-axis trackers (12) are mounted, so that one of the solar system (1) formed roofing of a square has openings (13) or can be opened and closed to form a roof.

Solar system (1) after claim 1 , characterized in that the solar system (1) has a support structure (11), with at least two 2-axis trackers (14) that can be controlled individually or in groups being mounted on the support structure (11), so that the control in partial areas of the solar system different functions can be implemented, for example local pavement rain shelters.

Solar system (1) after claim 1 , characterized in that the solar system has a supporting frame (11), the supporting frame (11) and/or a foundation being designed as a heat exchanger through which a liquid can flow, so that not only electrical energy but also heat energy is generated from the solar system (1) by means of the heated by the ambient air and solar energy Liquid from the solar system (1) to a heat sink, in particular a heat pump, can be transported.

Solar system (1) after claim 1 , characterized in that the solar system (1) has accumulators and at least the power supply for the controller of the solar system is supported by the accumulators, so that at least one basic functionality is retained even after a power failure.

Method for controlling the solar system (1) according to at least one of Claims 1 - 13 , characterized in that the control of the at least one solar tracker, in addition to a first sub-task of aligning at least one photovoltaic module (3) in the direction of the sun or a maximum incidence of light and a second sub-task of moving to a safety position, also includes other service, safety and/or Comfort routines are performed in order to at least temporarily maximize an electricity yield of the solar system and at least temporarily to generate further benefits from a mobility of the solar modules.

procedure after Claim 14 , characterized in that the controller at least temporarily controls several solar trackers as an overall system in the same or different ways in order to provide a roof area, storm permeability, full illumination of individual solar modules as required, depending on the position of the sun, the weather and the use of the area covered by the solar system grazing incidence of light, cooling, heating and/or utilizing rain or snow to clean photovoltaic modules (3).