DE202004010814U1

DE202004010814U1 - Solareinheit für Photovoltaik-Energieanlagen und andere Solar-Energieanlagen

Info

Publication number: DE202004010814U1
Application number: DE202004010814U
Authority: DE
Original assignee: CAN ENERGO Inc; CAN-ENERGO Inc Montreal
Current assignee: CAN ENERGO Inc; CAN-ENERGO Inc Montreal
Priority date: 2004-07-10
Filing date: 2004-07-10
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2014-07-11
Also published as: WO2006005502A1

Abstract

Solareinheit für eine Solar- bzw. Photovoltaik-Energieanlage (1), aufweisend ein auf einer Basis (5) verankerbares Gestell (7), auf dem eine Mehrzahl von Sonnenkollektormodulen (6), insbesondere Flachkollektoren, in einem bestimmten Neigungswinkel (β) zur Basis (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (7) mehrere zueinander beabstandete, mit jeweils einer oberen, in einem bestimmten Winkel (β) zur Basis (5) geneigten Auflage (8) versehene, einstückige Standprofile (3) aufweist, wobei auf den Standprofilen (3) zueinander beabstandete, jeweils einstückige Einschubprofile (12) befestigt sind, in welche die Sonnenkollektormodule (6) einschiebbar sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Solareinheit für eine Photovoltaik-Energieanlage und andere Solar-Energieanlagen, aufweisend ein auf einer Basis verankerbares Gestell, auf dem eine Mehrzahl von Sonnenkollektormodulen, insbesondere Flachkollektoren, in einem bestimmten Neigungswinkel zur Basis angeordnet sind.
Hintergrund der Erfindung
Die Sonnenstrahlung ist eine praktisch unerschöpfliche Energiequelle. Solare Strahlungsenergie kann z.B. mittels thermischer Niedrigtemperaturkollektoren Wärme oder Brauchwasser bereitstellen.
In der Elektroenergietechnik wird die Strahlungsenergie der Sonneneinstrahlung mit Hilfe von photovoltaischen Solarzellen technisch nutzbar gemacht. Bei photovoltaischen Solarzellen wird durch Ausnutzung des inneren Photoeffekts solare Strahlungsenergie mit relativ hohem Wirkungsgrad direkt in elektrische Energie umgewandelt.
Um eine nennenswerte Leistung zu erzielen, müssen viele solcher Zellen zu photovoltaischen Solarzellen-Modulen bzw. thermischen Sonnenkollektormodulen lei tend miteinander verbunden und diese wiederum zu Sonnenkollektorpaneelen bzw. -feldern zusammengesetzt werden. Bei solchen Vorrichtungen, die Sonnenenergie thermisch absorbieren, wird die entwickelte Wärme mit einem relativ günstigen Wirkungsgrad zur Erwärmung, u.a. zur Warmwasserbereitung, Gebäudeheizung, mit Hilfe von Wärmepumpen auch zur Gebäudekühlung genutzt. Eine direkte Stromerzeugung mit Solarzellen erfolgt in Photovoltaikanlagen.
Bekannt sind so genannte Solartürme, bei denen eine Säule in eine Basis, z.B. ein Fundament im Erdboden eingebracht ist. Am oberen Ende der Säule befinden sich eine oder mehrere, gegebenenfalls verstellbare Halterungen, an denen die Sonnenkollektor- bzw. Solarzellenmodule befestigt sind.
Weiterhin sind Gestelle bekannt, die Tischgestellen ähnlich sind, auf denen die thermischen Sonnenkollektor- bzw. photovoltaischen Solarzellenmodule einzeln oder in Aneinanderreihung vieler solcher Module befestigt werden. In der Regel sind diese Gestelle aus einer Vielzahl von Winkelprofilen aus Stahl, Holz oder anderen Materialien gebildet, die durch Verschraubungen oder Verschweißungen miteinander verbunden sind. Die Neigung der Sonnenkollektoren bzw. Solarzellen ist in einem bestimmten veränderbaren oder fixen Winkel zur Basis bzw. zur Sonneneinstrahlung ausgerichtet.
Solche Gestelle sind herstellungstechnisch sehr aufwändig, da diese auf die entsprechenden Längen zugeschnitten, mit Gehrungen versehen und beispielsweise durch Lackierungen oberflächenbehandelt werden müssen. Darüber hinaus sind bei Schraubbefestigungen eine Vielzahl von Bohrungen für die Vielzahl von Schraubverbindungen, Befestigungsschellen und systemgebundenem Zubehör notwendig.
Hieraus ergibt sich ein hoher kosten- und zeitintensiver Fertigungs-, Material- und Montageaufwand. Hinzu kommt der Aufwand zur Befestigung der Sonnenkollektor- bzw. Solarzellenmodule, die jeweils an mindestens vier Punkten am Gestell zu befestigen sind.
Aufgabe der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Solareinheit für eine Solar- bzw. Photovoltaik-Energieanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die kostengünstig und einfach herzustellen und zu montieren ist, so dass Material und Arbeitszeit eingespart werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird demnach dadurch gelöst, dass das Gestell mehrere zueinander beabstandete, mit jeweils einer oberen, in einem bestimmten Winkel zur Basis geneigten Auflage versehene, einstückige Standprofile aufweist, wobei auf den Standprofilen zueinander beabstandete, jeweils einstückige Einschubprofile be festigt sind, in welche die Sonnenkollektormodule einschiebbar sind.
Anders als bei den bekannten Solar- bzw. Photovoltaik-Energieanlagen wird erfindungsgemäß somit die Befestigung der Sonnenkollektormodule, unter denen auch photovoltaischen Solarzellenmodule verstanden werden sollen, über am Standprofil angeordnete einstückige Einschubprofile realisiert. In diese Einschubprofile werden die Module einzeln eingeschoben und so übereinander und/oder nebeneinander aufgereiht.
Die einstückige Ausbildung des jeweiligen Standprofils ermöglicht eine Aufstellung des Standprofils auf einfache Weise, ohne dass dieses aus mehreren Bestandteilen zu einem solchen Gestell zusammengeschraubt oder zusammengeschweißt werden muss. Lediglich die Standprofile und die Einschubprofile werden miteinander verbunden. Dadurch lassen sich erhebliche Materialeinsparungen an Verbindungsmitteln, wie Schrauben, Muttern, Schellen usw., sowie an Arbeits- und Montagezeit erreichen. Durch schnellere Fertigung und Aufstellung der Solareinheit können Fertigstellungstermine verkürzt werden und die Inbetriebnahme der Solar- bzw. Photovoltaik-Energieanlage kann mit entsprechendem Gewinn zu einem früheren Zeitpunkt erfolgen.
Die einstückige Ausgestaltung des Standprofils ist mit einer oberen, in einem bestimmten Winkel zur Ba sis geneigten Auflage versehen, so dass diese Neigung nicht beim Errichten des Standprofils aufwändig eingestellt und überprüft werden muss. Diese Neigung ergibt sich einfach aus dem bereits fertigen Standprofil.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Solareinheit sind die Standprofile durch mehrere waagerecht und parallel zueinander verlaufende Stabilisierungsprofile miteinander verbunden, an denen gegebenenfalls weitere Einschubprofile befestigt sind.
Diese Stabilisierungsprofile dienen der Verbindung und Stabilisierung mehrerer solcher Standprofile, so dass ganze Sonnenkollektorfelder errichtet werden können. D.h. eine Vielzahl von in Abständen zueinander aufgestellten Standprofilen erlauben die Neben- und Hintereinanderanordnung einer Vielzahl von Sonnenkollektor- bzw. Solarzellenmodulen, um möglichst viel Energie aus der Sonneneinstrahlung zu gewinnen.
Um die zu erzielende Neigung der Sonnenkollektor- bzw. Solarzellenmodule relativ zur Sonneinstrahlung zu erreichen, ist die obere geneigte Auflage des einstückigen Standprofils in einem spitzen Winkelbereich, vorzugsweise von 20 bis 30°, zur Basis geneigt, so dass des Standprofil eine kürzer vordere und eine längere hintere Stütze aufweist. Es sei darauf hingewiesen, dass der Neigungswinkelbereich in Abhängigkeit vom Aufstellort des Standprofils bzw. der Solar- oder Photovoltaik-Energieanlage auch klei ner oder größer sein kann. Das Standprofil ergibt somit durch seine schräge Auflage für das Einschubprofil mit den Sonnenkollektor- bzw. Solarzellenmodulen zusammen mit der unterschiedlichen Höhe der vordern und hinteren Stütze den Aufstellwinkel für die Module.
Zum Zwecke des Erreichens einer größeren Auflagefläche und zur weiteren Stützung des am Standprofil befestigten Einschubprofils kann vorgesehen sein, dass die obere geneigte Auflage des Standprofils eine über die die länger hintere Stütze hinausragende Verlängerung aufweist.
Nach einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung besteht das Einschubprofil im Wesentlichen aus einem Kastenprofil mit mehreren seitlichen Führungsschienen, die derart zueinander beabstandet sind, dass entsprechende Sonnenkollektormodule zwischen diesen einschiebbar sind. So kann das Standprofil im Querschnitt beispielsweise eine Doppel-T-Form mit innenliegendem quadratischen oder rechteckigen Kasten sein. Andere Querschnittsformen liegen im Ermessen des Fachmannes.
Des Weiteren sind die Abstände zwischen den am Einschubprofil ausgebildeten Führungsschienen von der Rahmenhöhe der Sonnenkollektormodule, d.h. vom Modultyp abhängig. Darüber hinaus sind die Einschubprofile in Abhängigkeit von der Breite der Sonnenkollektormodule beabstandet zueinander an den Standprofilen und/oder den Stabilisierungsprofilen angeordnet.
Um ein Herausgleiten der Sonnenkollektor- bzw. Solarzellenmodule und/oder ein unerwünschtes Herausziehen der Module aus den Einschubprofilen zu verhindern, weist das Einschubprofil an seinen unteren und gegebenenfalls oberen Enden jeweils einen Anschlag für die eingesetzten Sonnenkollektormodule auf. Der Anschlag wird beispielsweise durch einen in das Einschubprofil eingebrachten Steg, eine Schraubverbindung oder dergleichen realisiert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Einschubprofile mit den Standprofilen und/oder den Stabilisierungsprofilen vorzugsweise verschraubt, vernietet, verschweißt oder dergleichen Befestigungsmitteln verbunden, z.B. durch eine Schussapparatur.
Weiterhin bestehen die Stand-, Stabilisierungs- und Einschubprofile vorzugsweise aus Aluminium. Dieser Werkstoff wurde gewählt, um elektrochemische Spannungen und damit Korrosion an diesen Teilen zu verhindern. Dadurch kann auch auf eine elektrische Isolierung an den Berührungspunkten des Gestell-Solarmodulrahmens verzichtet werden.
Nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Solareinheit sind die Sonnenkollektormodule rahmenlos in die Einschubprofile einschiebbar. Dies ergibt eine Kostenersparnis, da kein Rahmen für die Sonnenkollek tormodule erforderlich sind. Hierbei wird zwischen die Einschubprofile und die Sonnenkollektormodule eine geeignete Abdichtung eingesetzt, die einerseits die Bauteile elastisch gegeneinander sowie gegen Witterungseinflüsse abdichtet.
Schließlich ist vorgesehen, dass bei Montage der Solareinheit auf Gebäudedächern diese die Dachabdeckung ersetzen kann. Dabei erfolgt zweckmäßigerweise eine Abdichtung durch geeignete Profilabdichtungen zwischen den Einschubprofilen und den Sonnenkollektormodulen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind. Der Rahmen der vorliegenden Erfindung ist nicht nur durch die Ansprüche definiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispieles, das in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Vorderansicht einer Solar- bzw. Photovoltaik-Energieanlage,
2 eine schematische Seitenansicht der Solar- bzw. Photovoltaik-Energieanlage gemäß 1,
3 eine Teilansicht der erfindungsgemäßen Solareinheit für eine Solar- bzw. Photovoltaik-Energieanlage,
4 eine Querschnittsansicht eines Standprofils für die Solareinheit nach 3,
5 eine Querschnittsansicht eines Standprofils in einer anderen Ausführungsform,
6 eine Perspektivansicht eines Stabilisierungsprofils für die Solareinheit,
7 eine Seitenansicht eines Einschubprofils für die Solareinheit und
8 eine Seitenansicht eines Einschubprofils in einer anderen Ausführungsform.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 und 2 ist eine Solar- bzw. Photovoltaik-Energieanlage 1 mit Solareinheiten 2 dargestellt. Mehrere Standprofile 3 sind beabstandet zueinander in einem Fundament 4 auf einer Basis 5, z.B. dem Erdboden, aufgestellt. Eine Vielzahl von als Flachkollektoren ausgebildeten Sonnenkollektormodulen 6 bilden ein Sonnenkollektorfeld und werden von den Standprofilen 3, die ein Gestell 7 ergeben getragen, wobei die Sonnenkollektormodule 6 neben- und übereinander aufgereiht sind.
3 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teilbereiches der Solar- bzw. Photovoltaik-Energieanlage 1, die nachfolgend näher beschrieben wird.
Ein einstückiges Standprofil 3 gemäß 4 besitzt eine obere, in einem bestimmten spitzen Winkel β von 20 bis 30° zur Basis 5 geneigten Auflage 8. Dabei weist das Standprofil 3 eine kürzer vordere Stütze und eine längere hintere Stütze 10 auf. Die Auflage 8 besitzt über die hintere länger Stütze 10 hinaus eine Verlängerung 11.
Gemäß 3 ist auf der Auflage 8 und deren Verlängerung 11 des Standprofils 3 ein in 8 dargestelltes Einschubprofil 12 befestigt, beispielsweise durch Verschweißung.
Die Einschubprofile gemäß den 7 und 8, die einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen können, bestehen jeweils aus einem Kastenprofil 13 und besitzen jeweils mehrere seitliche Führungsschienen 14, die einen Abstand zueinander bilden. In die sich ergebenden Abstände sind, wie aus 3 ersichtlich, Sonnenkollektormodule 6 eingeschoben. Die Abstände zwischen den am Einschubprofil 12 ausgebildeten Füh rungsschienen 14 entsprechen hierbei der Rahmenhöhe der Sonnenkollektormodule 6. Nicht gezeigte Anschläge in den Einschubprofilen 12 verhindern ein Herausgleiten der Sonnenkollektormodule 6 aus den Einschubprofilen 12.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines abgewinkelten Stabilisierungsprofils 15, das, wie in 5 dargestellt ist, im Bereich der vorderen Stütze 9 und der Auflage 8 des Einschubprofils 12 beispielsweise durch Verschweißung befestigt ist und die Auflage 8 und die vordere Stütze 9 des Standprofils 3 teilweise überdeckt. Dieses Stabilisierungsprofil 15 dient der Stabilisierung und Verbindung der Einschubprofile 12 bzw. der Standprofile 3 über längere Distanzen hinweg.
Zumindest die Standprofile 3, die Stabilisierungsprofile 15 und die Einschubprofile 12 bestehen aus Aluminium.

1: Solar- bzw. Photovoltaik-Energieanlage
2: Solareinheit
3: Standprofil
4: Fundament
5: Basis
6: Sonnenkollektormodul
7: Gestell
8: Auflage
9: Vordere Stütze
10: Hintere Stütze
11: Verlängerung
12: Einschubprofil
13: Kastenprofil
14: Führungsschiene
15: Stabilisierungsprofil

Claims

Solareinheit für eine Solar- bzw. Photovoltaik-Energieanlage (1), aufweisend ein auf einer Basis (5) verankerbares Gestell (7), auf dem eine Mehrzahl von Sonnenkollektormodulen (6), insbesondere Flachkollektoren, in einem bestimmten Neigungswinkel (β) zur Basis (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (7) mehrere zueinander beabstandete, mit jeweils einer oberen, in einem bestimmten Winkel (β) zur Basis (5) geneigten Auflage (8) versehene, einstückige Standprofile (3) aufweist, wobei auf den Standprofilen (3) zueinander beabstandete, jeweils einstückige Einschubprofile (12) befestigt sind, in welche die Sonnenkollektormodule (6) einschiebbar sind.
Solareinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Standprofile (3) durch mehrere waagerecht und parallel zueinander verlaufende Stabilisierungsprofile (15) miteinander verbunden sind, an denen gegebenenfalls weitere Einschubprofile (12) befestigt sind.
Solareinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die obere geneigte Auflage (8) des Standprofils (3) in einem spitzen Winkelbereich (β), vorzugsweise von 20 bis 30°, zur Basis (5) geneigt ist, so dass das Standprofil (3) eine kürzer vordere (9) und eine längere hintere Stütze (10) aufweist.
Solareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die obere geneigte Auflage (8) des Standprofils (3) eine über die die länger hintere Stütze (10) hinausragende Verlängerung (11) aufweist.
Solareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschubprofil (12) im Wesentlichen aus einem Kastenprofil (13) mit mehreren seitlichen Führungsschienen (14) besteht, die derart zueinander beabstandet sind, dass entsprechende Sonnenkollektormodule (6) zwischen diesen einschiebbar sind.
Solareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände zwischen den am Einschubprofil (12) ausgebildeten Führungsschienen (14) von der Rahmenhöhe der Sonnenkollektormodule (6) abhängig sind.
Solareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschubprofile (12) in Abhängigkeit von der Breite der Sonnenkollektormodule (6) beabstandet zueinander an den Standprofilen (3) und/oder den Stabilisierungsprofilen (15) angeordnet sind.
Solareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschubprofil (12) an seinen unteren und gegebenenfalls oberen Enden jeweils einen Anschlag für die eingesetzten Sonnenkollektormodule (6) aufweist.
Solareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschubprofile (12) mit den Standprofilen (3) und/oder den Stabilisierungsprofilen (15) vorzugsweise verschraubt, vernietet, verschweißt oder dergleichen Befestigungsmitteln verbunden sind.
Solareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stand- (3), Stabilisierungs- (15) und Einschubprofile (12) vorzugsweise aus Aluminium bestehen.
Solareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenkollektormodule (6) rahmenlos in die Einschubprofile (12) einschiebbar sind.
Solareinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Montage der Solareinheit (2) auf Gebäudedächern diese die Dachabdeckung ersetzt.