DE19528211A1

DE19528211A1 - Photovoltaikmodul für Lärmschutzanlagen

Info

Publication number: DE19528211A1
Application number: DE19528211A
Authority: DE
Inventors: Albert Edelmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 1995-12-21

Description

Mit abnehmenden Vorräten an fossilen Energien und fortschreitender Umweltverschmutzung gewinnt die Verwendung regenerativer Energien auch in Industrieländern zunehmend an Bedeutung. Durch Massenfertigung werden so Anlagen zur solaren Brauchwassererwärmung oder auch Windgeneratoren wirtschaftlich konkurrenzfähig. Besonders jedoch im Bereich der Stromerzeugung in der Nähe von bewohnten Gebieten (decentralized urban renewable energy sources) konnte noch keine zufriedenstellende Lösung gefunden werden. Anlagen zur solaren Stromerzeugung, sog. Photovoltaik-Netzparallelanlagen, bieten zwar viele ökologische Vorteile, können jedoch von den Stromerzeugungskosten nicht mit herkömmlichen Energiequellen konkurrieren. Zudem ist der Landverbrauch mit bis zu 10m² pro kWp besonders bei größeren Anlagen nicht unerheblich. Diese Nachteile können jedoch in absehbarer Zeit noch nicht merklich durch größere Absatzmengen bzw. technologische Verbesserungen gemindert werden. Aus diesem Grund wurden in den letzten Jahren verstärkt Überlegungen angestellt, wie der Arbeits- bzw. Materialaufwand bei der Anlagen herstellung verringert werden kann.

So konnte mit der Montage von Photovoltaikanlagen auf Lärmschutzwände ein Fortschritt erzielt werden (s.a. "100 kW Solarstrom fürs Netz - von der Autobahn", 1992, Dokumentation der TNC Consulting AG, CH 8708 Männedorf). Durch die bestehende Lärmschutzwand kann ein Teil der Unterkonstruktion eingespart werden. Zudem tritt kein zusätzlicher Landverbrauch auf, wodurch die Kosten besonders bei größeren Photovoltaikanlagen deutlich reduziert werden können, der Preis pro erzeugter kWh Solarstrom nimmt im Vergleich zu herkömmlichen Photovoltaik-Netzparallelanlagen ab. Da zunehmend mit der Errichtung von Lärmschutzwänden den Bedürfnissen von Anwohnern in der Nähe von Lärmquellen Rechnung getragen wird, stehen genügend Unterkonstruktionen für Photovoltaikanlagen zur Verfügung. Solarstrom kann so verbrauchernah erzeugt und in das Netz der Energieversorgungsunternehmen eingespeist werden. Bei der Kombination von Lärmschutz und Photovoltaik wird keine der beiden Funktionen beeinträchtigt.

Dies wurde in der Praxis bereits mit mehreren Anlagen bewiesen, so z. B. 1989 entlang der N13 bei Chur/Schweiz mit 100 kWp und 1995 entlang der A6 bei Saarbrücken mit ca. 60 kWp. Während die Anlage in Chur noch keinen integrativen Charakter aufweist, wurden bei der Anlage in Saarbrücken bereits Teilintegrationen der Photovoltaikmodule in das Lärmschutzkonzept erreicht. Weitere Integrationen, die optische Vorzüge und zumindest auch theoretisch Kostenvorteile mit sich bringen würden, konnten vor allem aus Kostengründen noch nicht erreicht werden (s.a. Veröffentlichung der Stadtwerke Saarbrücken AG: "Integration einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage in eine schallreflektierende und -absorbierende Lärmschutzwand mit uneingeschränkter Schallschutzfunktion der Solarmodulfläche", 1995). Trotz der dort erzielten Einsparungen bleibt immer noch ein weiteres Kostensenkungspotential, besonders durch die weiterhin benötigte Unterkonstruktion, welche die Photovoltaikmodule auf die darunterliegende Lärmschutzwand aufständert. Auch im Montageaufwand liegen Rastionalisierungsmöglichkeiten.

Diese Einsparungsmöglichkeiten werden durch das in Schutzanspruch 1 aufgeführte Photovoltaikmodul realisiert. Durch eine Anbringung des speziell geformten, flachen Moduls direkt auf den einzelnen, absorbierenden Lärmschutzelementen wird eine feste Einheit gebildet. Dieses Photovoltaikmodul läßt sich mit bestehenden Fertigungsmöglichkeiten der Form verschiedener Lärmschutzelemente anpassen. Hierbei wird in der Regel die schallabgewandte Seite des Elementes als Grundlage dienen. Das Photovoltamodul kann auf das Lärmschutzelement aufgesetzt und je nach Bauform des Lärmschutzelementes durch Einclipsen bzw. Anschrauben/Vernieten fixiert werden. Die Montage des Lärmschutzelementes bzw. der entstandenen Einheit unterscheidet sich durch die flache Bauform des Photovoltaikmoduls nun nicht mehr von der eines herkömmlichen Lärmschutzelementes. Für jeden Lärmschutzelementtyp kann eine spezifische Photovoltaik- Modulbasis geschaffen werden, die jeweils nur noch in der Länge dem Lärmschutzsegment angepaßt werden muß. So können marktübliche Lärmschutzelemente verschiedener Hersteller verwendet werden. Die Schallschutzfunktion wird nicht beeinträchtigt.

Vorteile der Photovoltaikmodule nach Schutzanspruch 1

- Kostensenkung gegenüber konventionellen Photovoltaikanlagen und herkömmlichen Photovoltaik- Lärmschutzwänden, da jegliche Unterkonstruktion entfällt und zur mechanischen Montage der Anlage kein zusätzliches Fachpersonal benötigt wird.
- Eine Nachrüstung bestehender Lärmschutzwände ist möglich.
- Einfache Montage durch vorbereitete Segmente, die bei der Montage nur noch verbunden werden bzw. an die Hauptstränge angeschlossen werden müssen (optional mit Steckverbindungen).
- Verwendung beliebiger Standard-Lärmschutzbauteile, dadurch möglichst kostengünstig und nachträglich erweiterbar, viele Anwendungsbereiche und Herstellerunabhängigkeit.
- Beliebige Maßgestaltung durch modulare Bauweise, senkrechte und waagrechte (tragende) Montage möglich.
- Montage in beliebigen Ausrichtungen und Anstellwinkeln möglich.
- Keine Beeinflussung der Lärmschutzfunktion.
- Optisch ansprechend durch integrierten Charakter der Photovoltaikmodule, beliebige Farbgestaltung der Photovoltaikmodul-Laminatbasis möglich.
- glaslose Konstruktion der Photovoltaikmodule, die Zellenbestückung kann den technischen und optischen Anforderungen angepaßt werden.
- Hohe Wartungsfreundlichkeit, ganze Segmente können einfach ausgewechselt werden.
- Diebstahlsicherheit, da durch direkten Aufbau der Module auf die Lärmschutzelemente integrierter Charakter.

Ein Ausführungsbeispiel des Photovoltaikmoduls für Lärmschutzanlagen wird in Fig. 1 als Schnittzeichnung (montiert auf ein handelsübliches Lärmschutzelement) und in Fig. 2 als Aufsicht in einem Segment von vier Lärmschutzelementen gezeigt.

Bezugszeichenliste

01 herkömmliches Lärmschutzelement mit fester Breite und Höhe, jedoch variabler Länge
02 Dämmaterial
03 lärmzugewandte Seite des Lärmschutzelementes, gelocht
04 Photovoltaikmodul für Lärmschutzanwendungen, in der Formgebung der Oberseite des Lärmschutzelementes angepaßt
05 Trägermaterial des Zellenlaminates, z. B. Edelstahl
06 Zellenlaminat mit Solarzellen, direkt auf das Trägermaterial laminiert
07 Befestigung des Photovoltaikmoduls am Lärmschutzelement, z. B. durch Vernieten
08 optionale Klemmfalz im Photovoltaikmodul, je nach Form des verwendeten Lärmschutzelementes
09 Kabelanschluß an der Unterseite des Photovoltaikmoduls
10 Lärmschutzelement mit aufmontiertem Photovoltaikmodul (lärmabgewandte Seite), mehrere Lärmschutzelemente zu einem Segment vormontiert
11 Stahlträger, zur besseren Darstellung transparent gezeichnet
12 Anschlußdose des Photovoltaikmoduls auf der Rückseite, nach der Montage der Lärmschutzelemente nicht mehr zugänglich
13 Kabelführung innerhalb der Lärmschutzelemente und der Stahlträger, Verbindung optional durch Steckverbindungen.

Claims

1. Photovoltaikmodul in Form eines Aufsatzes bzw. Deckels für absorbierende Lärmschutzelemente zum Zweck der Verbundkonstruktion aus absorbierenden Lärmschutzelementen und Photovoltaikmodulen
dadurch gekennzeichnet,
daß Photovoltaikelemente in Form eines Aufsatzes direkt auf einzelne Lärmschutzelemente montiert werden,
daß ein Verbund von zwei oder mehr Bauteilen aus Lärmschutz und Solarstromerzeugung entsteht
daß die schallzugewandte Seite als eigenständiges Lärmschutzelement erhalten bleibt.

2. Photovoltaikmodul nach Schutzanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß verschiedene Solarzellentechnologien und Zellenverschaltungen verwendet werden können.

3. Photovoltaikmodul nach Schutzanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß verschiedene Photovoltaikbaumodulformen verwendet werden können.

4. Photovoltalkmodul nach Schutzanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß verschiedene Materialien für das Solarlaminat verwendet werden können.

5. Photovoltaikmodul nach Schutzanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß verschiedene Materialien für die Laminat-Trägerbasis verwendet werden können.

6. Photovoltaikmodul nach Schutzanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß sowohl Gleichstrom- als auch Wechselstromelemente realisiert werden können.

7. Photovoltaikmodul nach Schutzanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß verschiedene Lärmschutzkonzepte als Unterkonstruktion dienen können.

8. Photovoltaikmodul nach Schutzanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß Vormontagen für Mechanik und elektrotechnische Verdrahtung möglich sind.

9. Photovoltaikmodul nach Schutzanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß beliebige Maße realisiert werden können.