DE202006009100U1

DE202006009100U1 - Trägerkonstruktion für Solarmodule

Info

Publication number: DE202006009100U1
Application number: DE202006009100U
Authority: DE
Original assignee: Zakhartchenko Serguei Dipl-Ing
Current assignee: Zakhartchenko Serguei Dipl-Ing
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2016-06-10

Abstract

Eine Trägerkonstruktion für Solarmodule für den Einsatz auf dem Gelände- oder der Wasseroberfläche, die je nach der Menge der Solarmodule tragbar oder transportabel ist, umfassend mindestens zwei Rahmen (2) mit mindestens einem auf jeden Rahmen befestigten Solarmodul (1) und mindestens vier Stäben (3), dadurch gekennzeichnet, dass alle Rahmen (2) durch Stäbe (3) mit Hilfe von Scharnierelementen (4) gelenkig miteinander nach Art eines Scherengitters verbunden sind, wodurch sich die Trägerkonstruktion auseinander- bzw. zusammenziehen lässt und dadurch eine gleichzeitige Einstellung aller Solarmodule auf den gleichen Winkel zum Horizont zwecks Empfang der Strahlungsenergie der Sonne möglich ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trägerkonstruktion für Solarmodule für den Einsatz auf dem Gelände- oder der Wasseroberfläche, die je nach der Menge der Solarmodule tragbar oder transportabel ist.
Das Solarmodul besteht aus einer Vielzahl von Solarzellen, die Strahlungsenergie der Sonne durch Ausnutzung des photovoltaischen Effektes direkt in elektrischen Gleichstrom umwandeln. Mehrere auf der Trägerkonstruktion montierte und elektrisch miteinander verbundene Solarmodule bilden einen Solargenerator, der die Hauptkomponente der Photovoltaikanlage (PV-Anlage) für die Umwandlung der Sonnenenergie in elektrische Energie darstellt. PV-Anlagen unterscheiden sich in Inselanlagen, wenn die elektrische Energie gespeichert wird, und netzgekoppelte PV-Anlagen, wenn die elektrische Energie in das öffentliche Stromnetz gespeist wird.
Um Solarmodule in geeigneter Position gegenüber der Sonne sicher zu befestigen, verwendet man verschiedene Arten von Trägerkonstruktionen. Man unterscheidet Trägerkonstruktionen für Solarmodule auf dem Schrägdach, Flachdach, Freigelände und der Fassade. Trägerkonstruktionen können starr oder mit der automatischen Ausrichtung der Module auf die Sonne sein.
In der Regel sind derartige Trägerkonstruktionen für Solarmodule statische und ortgebundene Einrichtungen. PV-Anlagen mit solchen Trägerkonstruktionen haben folgende Nachteile:

– Bei der Notwendigkeit des Umzugs oder Ortwechsels soll die ganze PV-Anlage durch das Fachpersonal demontiert und an dem neuen Ort wieder montiert werden.
– Der Solargenerator dieser PV-Anlagen ist allen Wetterbedingungen ausgesetzt und kann im Winter, wegen des Schnees, keinen Strom liefern.
– Bei Schrägdachmontage des Solargenerators können PV-Anlagen nur von Hausbesitzern betrieben werden, die eine günstige Dachlage nach Süden und keine Verschattung haben.
– Die Solargeneratoren auf den Dächern sind oft schwer für Wartungs- oder Reparaturarbeiten zugänglich.
– Auf dem Gelände oder den Flachdächern stehende PV-Anlagen sollen ein zusätzliches schweres Gewicht besitzen oder in der Erde befestigt oder einbetoniert sein, um dem starken Wind zu widerstehen.

Die steigenden Preise auf fossile Energieträger beflügeln weltweit eine rasante Entwicklung der Photovoltaik-Branche. Bereits mit dem heutigen Wirkungsgrad der Solarmodule 13–17% kann man von 1 m² Solargeneratorfläche auf dem Breitengrad von München bis zu 130–170 Watt elektrischer Leistung erhalten. Es wird nicht mehr lange dauern, bis jeder von der Sonne bestrahlte Quadratmeter der Erd- oder Wasseroberfläche als potenzieller Energieträger betrachtet werden kann. Bereits jetzt wird in einigen Städten (in Deutschland gemäß dem EnEG 2002 – Energieeinsparungsgesetz), der elektrische Strom von netzgekoppelten PV-Anlagen gekauft. Bis 2020 prognostiziert man ein weltweites Wachstum der Neuinstallationen von PV-Anlagen von 30% (DB Research 2005).
In diesem Zusammenhang steigt auch die Rolle der transportablen (mobilen) PV-Anlagen, die folgende Vorteile bieten:

– Diese PV-Anlagen können mit dem Transportmittel (Auto, Hubschrauber usw.) zum Einsatzort gebracht, schnell und ohne großen Arbeitsaufwand in Betrieb genommen werden.
– Die gesamte elektrische Leistung lässt sich leicht erhöhen, indem man einige PV-Anlagen auf einfache Weise nebeneinander aufstellt und elektrisch zusammenschaltet.
– Sie können auf Flächen gestellt werden, welche zeitlich zur Verfügung stehen (z.B. Felder, die Bauern für die Saison zur „Erholung" planen).
– Sie können in den privaten Gärten von Hausbesitzern aufgestellt werden, wobei die Hausbesitzer die PV-Anlagen nur dann aufstellen können, wenn dafür günstige Wetterbedingungen vorhanden sind und wieder wegräumen, wenn Schnee oder Unwetter droht.
– Sie können sowohl als autarke Inselnanlagen als auch als netzgekoppelte Varianten verwendet werden.
– Sie können, wenn es die Konstruktion erlaubt, auf der Wasseroberfläche verwendet werden.

Einige der bekannten transportablen Trägerkonstruktionen für Solarmodule haben folgende Nachteile:

JP002005259846A oder DE000020013064U1 : Trägerkonstruktionen für die kleine elektrische Generatorleistung 150–300 Watt. Für größere Leistungen sind die Konstruktionen nicht geeignet.
JP000001011373AA : Faltbare Trägerkonstruktion für die elektrische Leistung 200–500 Watt. Der Winkel der Solarmodule auf die Sonne ist schwer einstellbar. Elemente der Trägerkonstruktion verschatten die Module. Bekanntlich führt das zur starken Leistungsreduktion des Generators.
WO002005108877A2: Faltbare Trägerkonstruktion für die elektrische Leistung ca. 1000 Watt. Es ist keine Möglichkeit vorgesehen, die Solarmodule zur Sonne auszurichten. Die Konstruktion ist im aufgeschlagenen Zustand nicht robust. Das Auseinanderfalten der Konstruktion ist aufwendig.
JP002003161076AA : Faltbare Trägerkonstruktion. Durch die langen Konstruktionselemente (Schienen) ist der mobile Einsatz nur bedingt möglich.
JP000004146897 : Faltbare Trägerkonstruktion. Es fehlt eine Vorrichtung für die Orientierung der Module auf die Sonne.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung einer transportablen Trägerkonstruktion für Solarmodule für den Bereich der elektrischen Leistung 200–3000 und mehr Watt, die maximal den Anforderungen der transportablen PV-Anlagen [0006] entspricht und keine Nachteile [0007] bietet.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bis 7 erfüllt.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen 1, 2 und 3 erklärt.
Die 1 zeigt die isometrische Projektion eines Teils der Trägerkonstruktion. Auf den Rahmen (2) sind mehrere Solarmodule (1), mindestens aber eins, in der Reihe befestigt. Die Trägerkonstruktion beinhaltet mehrere, mindestens aber zwei gleiche Rahmen. Der einzelne Rahmen besteht mindestens aus einem waagerechten Element und zwei Seitenelementen. Die Seitenelemente der Rahmen und Stäbe (3), verbunden durch das Scharnierelement (4) bilden Gelenkkreuze. Die einzelnen Gelenkkreuze sind miteinander gelenkig durch weitere Scharnierelemente in der Art eines Scherengitters verbunden, deren Eigenschaft darin besteht, dass sie sich wie eine Harmonika in die Richtungen A-B auseinander- oder zusammenziehen lässt.
Beim Einsatz auf dem Gelände stützt sich jeder Rahmen auf mindestens zwei Räder (5) auf der Erde, so dass beim auseinander- oder zusammenziehen die Rahmen auf der Erde rollen. Beim Einsatz auf dem Wasser stützt sich jeder Rahmen durch einen Schwimmkörper (9) auf der Wasseroberfläche.
Die 2 zeigt die Trägerkonstruktion im auseinandergezogenen Zustand. Beim Auseinander- oder Zusammenziehen der Trägerkonstruktion ändert sich gleichzeitig und in der gleichen Größe der Anstellwinkel aller Solarmodule zum Horizont. Wenn die Trägerkonstruktion für einen notwendigen Anstellwinkel der Module auseinandergezogen wird, so kann der Solargenerator Sonnenenergie empfangen.
Wie weit sich die Trägerkonstruktion auseinanderziehen lässt und jeweils die Größe des Anstellwinkels wird durch die Vorrichtung für das Auseinander- bzw. Zusammenziehen (6) bestimmt. Diese Vorrichtung verbindet den ersten und den letzten Rahmen der Trägerkonstruktion.
Die 3 zeigt die Trägerkonstruktion im zusammengezogenen Zustand. In diesem Zustand sind alle Rahmen (2) kompakt aufeinandergedrückt und werden auf die Plattform (7) platziert. Das Zusammenziehen der Trägerkonstruktion und das Auffahren auf die Plattform (7) geschieht unter der Einwirkung der Vorrichtung für das Auseinander- bzw. Zusammenziehen (6). Das Auffahren auf die Plattform (7) ist dadurch möglich, dass die Trägerkonstruktion durch Halterungen (8) und Scharnierelemente (4) mit der Plattform verbunden ist. Ist die Trägerkonstruktion auf der Plattform platziert, so kann sie entweder zu einem anderen Einsatzort abtransportiert oder vor ungünstigen Wetterbedingungen geschützt werden.

1: Solarmodule
2: Rahmen
3: Stab
4: Scharnierelement
5: Rad
6: Vorrichtung für das Auseinander- bzw. Zusammenziehen
7: Plattform
8: Halterung
9: Schwimmkörper

Claims

Eine Trägerkonstruktion für Solarmodule für den Einsatz auf dem Gelände- oder der Wasseroberfläche, die je nach der Menge der Solarmodule tragbar oder transportabel ist, umfassend mindestens zwei Rahmen (2) mit mindestens einem auf jeden Rahmen befestigten Solarmodul (1) und mindestens vier Stäben (3), dadurch gekennzeichnet, dass alle Rahmen (2) durch Stäbe (3) mit Hilfe von Scharnierelementen (4) gelenkig miteinander nach Art eines Scherengitters verbunden sind, wodurch sich die Trägerkonstruktion auseinander- bzw. zusammenziehen lässt und dadurch eine gleichzeitige Einstellung aller Solarmodule auf den gleichen Winkel zum Horizont zwecks Empfang der Strahlungsenergie der Sonne möglich ist.
Eine Trägerkonstruktion für Solarmodule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmen (2) mit den Rädern (5) ausgestattet sind, wodurch das Auseinander- und Zusammenziehen der Trägerkonstruktion auf der Erdoberfläche erleichtert wird.
Eine Trägerkonstruktion für Solarmodule nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmen (2) mit dem Schwimmkörper (9) ausgestattet sind, wodurch das Auseinander- bzw. Zusammenziehen der Trägerkonstruktion auf der Wasseroberfläche möglich ist.
Eine Trägerkonstruktion für Solarmodule nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Rahmen (2) an ihren Seitenelementen durch Stäbe (3) mit Hilfe von Scharnierelementen (4) gelenkig miteinander verbunden sind.
Eine Trägerkonstruktion für Solarmodule nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung für das Auseinander- bzw. Zusammenziehen (6) (2) den ersten und den letzten Rahmen verbindet, welche das Auseinander- bzw. Zusammenziehen der Trägerkonstruktion erleichtert und die Größe des Einstellwinkels aller Solarmodule gegenüber der Sonne bestimmt.
Eine Trägerkonstruktion für Solarmodule nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe des ersten Rahmens mit der Plattform (7) an den Halterungen (8) durch Scharniere (4) verbunden sind, wodurch alle Rahmen gleichzeitig mit dem Zusammenziehen auf der Plattform (7) platziert werden und das Beladen der Trägerkonstruktion auf das Transportmittel möglich wird.
Eine Trägerkonstruktion für Solarmodule nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einsatz auf der Wasseroberfläche die Plattform (7) sich von den Stäben des ersten Rahmens durch die Konstruktion der Halterungen (8) trennen lässt.