DE202007010725U1

DE202007010725U1 - Einstellbarer Solarmodulträger (Tracker II)

Info

Publication number: DE202007010725U1
Application number: DE202007010725U
Authority: DE
Original assignee: BPG BETEILIGUNGS GmbH
Current assignee: Haticon GmbH
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2017-08-01

Abstract

Einstellbarer Solarmodulträger bestehend aus einem Modulträgerrahmen (1) an oder auf dem die Solarmodule (2) angeordnet sind und der verschwenkbar um eine Hauptachse (4) ist, wobei die Hauptachse (4) sich auf einem Mast (3) oder einem Gestell abstützt und gegenüber der Aufstellfläche (8) des Mastes (3) oder des Gestells in der Höhe verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Lager (16) am Modulträgerrahmen (1) beabstandet von der Hauptachse (4) angeordnet und mindestens einem Lager (15a), das zur Aufstellfläche (8) bezüglich der Höhe einen Festpunkt bildet, mindestens eine Koppelstange (17) vorhanden ist, wobei die Koppelstange (17) bei einer Höhenbewegung der Hauptachse (4) ein zwangsweises Verschwenken des Modulträgerrahmens (1) um die Hauptachse (4) bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Solarmodulträger, der vorzugsweise über einen an einem Mast oder einem Gerüst angeordneten Modulträgerrahmen verfügt und in erster Linie windlastabhängig einstellbar ist. Das wichtigste Einsatzgebiet wird in Solarparks mit großdimensionierten Solarkollektorfeldern, die zum Schutz vor Zerstörung infolge von Windlasten einstellbar sind, gesehen.
Windlastabhängig einstellbare Solarmodulträger sind bekannt. In der DE 44 27 881 A1 wird eine Solarstromanlage beschrieben, bei der auf einer Schallschutzwand angeordnete plattenförmige Solarstromgeneratoren verschwenkbar an einer oberhalb der Solarstromgeneratoren liegenden Achse aufgehangen sind. So können diese auf Windbelastungen durch Verschwenken reagieren. Das Verschwenken soll gedämpft erfolgen, indem zusätzlich seitlich Dämpfer angeordnet sind.
Die US 5,228,924 beschreibt einen Gerüstrahmen mit zwei übereinander flächig am Gerüstrahmen befestigten Solarmodulreihen. Der Gerüstrahmen ist mittig zwischen den Solarmodulreihen um eine Achse schwenkbar gelagert. Ein Stellhebelsystem mit fester Fixierung auf der Aufstellfläche steuert in Abhängigkeit von der Windbelastung die Schwenkbewegung des Gerüstrahmens um die Schwenkachse und stellt den Gerüstrahmen in der jeweiligen Position auch fest. Bestandteil des Stellhebelsystems ist ein elektrischer Antrieb für das Stellhebelsystem.
Aus der DE 199 63 545 A1 ist ferner ein Gestell zum Aufstellen von Solarmodulen bekannt, bei dem die Solarmodule Windschaufeln aufweisen, die die Solarmodule mit steigender Windlast gegen eine Federkraft zwischen Gestell und Solarmodul in Richtung seiner waagerechten Position drücken. Die Schwenkachse befindet sich mittig am Solarmodul.
Diese Lösungen befriedigen bei den heute bereits realisierten Solarparks mit Solarflächen von vielen m² angeordnet an oder auf Gestellen oder Masten aus den verschiedensten Gründen nicht:
Zur Einstellung genutzte elektromotorische Antriebe sind anfällig, da ihre Funktion das Vorhandensein von Elektrizität voraussetzt. Gerade aber diese fällt bei höheren Windstärken oft aus.
Des weiteren reagieren derartige Einstellvorrichtungen mit zeitlicher Verzögerung, was bei böenartigen Windlasten zu spät sein kann. Nicht unbeachtet bleiben darf auch die Tatsache, dass die vergleichsweise großen und schweren Gerüste entsprechend dimensionierte Antriebstechnik notwendig macht. Hinzu kommt, dass die Windlasten ja nicht nur aus der Sonneneinstrahlrichtung wirken, sondern auch aus anderen Richtungen auf die Sonnenkollektoren treffen können.
Mit dem Solarmodulträger nach DE 20 2006 016 138 U1 wird bei einem windlastabhängig einstellbaren Solarmodulträger bestehend aus einem Modulträgerrahmen an oder auf dem die Solarmodule angeordnet sind und der verschwenkbar um eine Hauptachse ist, wobei die Hauptachse sich auf einem Mast oder einem Gestell abstützt und im wesentlichen parallel zur Aufstellfläche des Mastes oder des Gestells verläuft, vorgeschlagen, dass die Hauptachse gegenüber dem Schwerpunkt des mit Solarmodulen bestückten Modulträgerrahmens nach unten in Richtung Aufstellfläche verschoben angeordnet ist, so dass der Modulträgerrahmen kopflastig ist, zur Verschiebung des Schwerpunktes in Richtung Hauptachse sich im unteren Bereich des Modulträgerrahmens ein Ausgleichsgewicht befindet und die Hauptachse durch ein gegenläufig wirkendes durch Windlast veränderbares von einem Getriebe bewirktes Drehmomentenpaar (M1, M2) in einer der Windlast adäquaten Ruhestellung gehalten ist.
Die gewollte Anstellung des Modulträgerrahmens, die in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung und fehlender Windlast oder einer Grundwindlast vorgenommen wird, wird durch mittels Federn, Dämpfern und Gelenkketten selbsttätig auf die Hauptachse übertragene gegenläufig wirkende und sich im Gleichgewicht befindliche Drehmomente (M1, M2) erreicht. Eine Veränderung des Gleichgewichtes der Drehmomente (M1, M2), die durch eine sich verändernde Windlast, die ein Drehmoment (MW) an der Hauptachse erzeugt, bewirkt wird, hat zur Folge, dass sich zur Herstellung des Gleichgewichtes aller dann auf die Hauptachse wirkenden Drehmomente (M1', M2' + MW) der Modulträgerrahmen in seiner Anstellung lastabhängig bis in eine waagerechte Position bewegt.
Ferner ist bei diesem Solarmodulträger vorgesehen, dass bei einer definierten Windlast auf der Unterseite des Modulträgerrahmens eine Federeinheit ein selbsttätiges Durchschwenken des Modulträgerrahmens durch die senkrecht und längs zur Hauptachse verlaufende Ebene (E2) bewirkt.
Eine weitere Ausführung sieht vor, dass die Hauptachse in der Höhe verschiebbar am Mast oder Gestell angeordnet ist und/oder die Hauptachse ist in einer Ebene (E1) parallel zur Aufstellfläche verschwenkbar.
Gerade die Möglichkeit des Absenkens der Hauptachse und damit des Modulträgers bietet die Möglichkeit, in stark windgefährdeten Gegenden (Taifun, Hurrikan) derartige Solarmodulträger aufzustellen und bei Meldung entsprechender Gefahrenstufen diese rechtzeitig abzusenken und damit geschützt zu lagern.
Es hat sich nun bei diesem Solarmodulträger gezeigt, dass das Absenken der Hauptachse und die dabei vorgesehene Einnahme einer waagerechten Lageposition des Modulträgerrahmens durch Abrollen mittels einer äußeren Rolle auf der Aufstellfläche des Modulträgerrahmens aufwendig ist und besondere Ansprüche an die Aufstellfläche stellt. Andererseits reicht als Widerstand gegen große Windbelastungen oft auch eine waagerechte Position aus, wobei deren Einstellung durch verlängerbare Gestänge wie in der US 5,228,924 beschrieben wiederum instabil reagieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 7, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäß einstellbare Solarmodulträger, bestehend aus einem Modulträgerrahmen an oder auf dem die Solarmodule angeordnet sind und der verschwenkbar um eine Hauptachse ist, wobei die Hauptachse sich auf einem Mast oder einem Gestell abstützt, zeichnet sich in einer Ausführung dadurch aus, dass die Hauptachse gegenüber der Aufstellfläche des Mastes oder des Gestells in der Höhe verstellbar ist und das zwischen einem Lager am Modulträgerrahmen, beabstandet von der Hauptachse angeordnet, und mindestens einem Lager, das zur Aufstellfläche bezüglich der Höhe einen Festpunkt bildet, mindestens eine Koppelstange vorhanden ist, wobei die Koppelstange bei einer Höhenbewegung der Hauptachse ein zwangsweises Verschwenken des Modulträgerrahmens um die Hauptachse bewirkt.
Zu Einstellzwecken sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung vor, dass die Koppelstange in der Länge verstell- und feststellbar sein kann. Eine Weiterentwicklung schließt auch ein, dass die Koppelstange oder deren Lagerung über eine in Koppelstangenlängsrichtung wirkende Feder- oder Feder-Dämpfer-Einheit verfügt, wodurch diese eine höhere Elastizität (Federweg) erhält.
Unter dem Aspekt höchster Windlasten sieht eine vorteilhafte Ausführung vor, dass die Kopplung und Anordnung der Gelenk(Getriebe)kette Modulträgerrahmen – Koppelstange – und Hauptachse so aufeinander abgestimmt sind, dass bei einer waagerechten Stellung des Modulträgerrahmens im Bereich der Aufstellfläche die Koppelstange ebenfalls eine waagerechte oder nahezu waagerechte Lage (parallel zu E1) einnimmt. So lässt sich der Modulträgerrahmen geführt z.B. flach auf die Aufstellfläche legen und bietet so keinen oder nur einen sehr geringen Windwiderstand.
Das Lager, das zur Aufstellfläche bezüglich der Höhe einen Festpunkt bildet, kann vorteilhafterweise sowohl am Mast bzw. Gestell nahe der Aufstellfläche angeordnet sein als auch direkt auf der Aufstellfläche oder einem auf der Aufstellfläche befindlichen separaten Anker.
Bei der Höhenverstellung der Hauptachse des Modulträgerrahmens sind zwei grundsätzliche Varianten vorgesehen. Bei einer Variante stützt sich die Hauptachse des Modulträgerrahmens auf mindestens einem Hubwagen ab, wobei jeder Hubwagen höhenverfahrbar am Mast oder Gestell angeordnet ist. Bei einer anderen Variante ist der Mast oder das Gestell gegenüber der Aufstellfläche höhenverstellbar angeordnet, oder anders gesagt der Mast ist versenkbar.
Bei einer zweiten Ausführung für den einstellbaren Solarmodulträger ist eine Koppelstange zwischen einem Lager am Modulträgerrahmen beabstandet von der Hauptachse und einem entlang der Höhenachse des Mastes oder Gestells verschiebbaren Lager angeordnet, vorzugsweise am Mast oder Gestell selbst.
Durch das Verschieben des Lagers verändert sich die Anstellung des Modulträgerrahmens bis in eine waagerechte Position, ohne dass die Länge der Koppelstange und damit deren Stabilität verändert werden muss.
Natürlich ist es auch hier möglich eine gewisse Elastizität durch Feder/Dämpfungselemente in den Lagern oder in der Koppelstange selbst vorzusehen, um Schwingungen des Modulträgerrahmens infolge von Windlasten zu beherrschen.
Diese Ausführung ist mit und ohne höhenverstellbarer Hauptachse realisierbar.
Ausführungsbeispiele der beiden Ausführungen sind in den 1 und 2 dargestellt und sollen folgend erläutert werden.
Die 1 zeigt eine Seitenansicht des Solarmodulträgers mit dem Modulträgerrahmen 1 an oder auf dem die Solarmodule angeordnet sind und der verschwenkbar um die Hauptachse 4 ist. Die Hauptachse 4 stützt sich auf dem Hubwagen 10 ab, der höhenverfahrbar am Mast 3 angeordnet ist.
Der Modulträgerrahmen 1 weist im oberen Bereich vorzugsweise an der Außenkante beidseitig wirkende Windabweiser 6 auf, die in erster Linie ein Flattern des Modulträgerrahmens 1 verhindern oder dämpfen sollen.
Bestandteil des Hubwagens 10 ist das Lager für die Hauptachse 4.
Die Hauptachse 4 wird durch die Koppelstange 17 in Ruhestellung gehalten, indem eine Gelenkverbindung zwischen Modulträgerrahmen 1 und Mast 3 durch sie hergestellt ist. Wird nun bei erwarteter höherer Windlast der Hubwagen 10 am Mast 3 nach unten in Richtung Aufstellfläche 8 gefahren, verändert sich die Geometrie der Gelenk(Getriebe)kette Modulträgerrahmen 1 – Koppelstange 17 – Abstand Hauptachse 4/Lager 15 mit der Folge, dass der Modulträgerrahmen 1 zwangsweise eine Schwenkbewegung um die Hauptachse 4 vollzieht. Dabei sind die Kopplung und Anordnung der Gelenk(Getriebe)kette Modulträgerrahmen 1 – Koppelstange 7 – und Hauptachse 4 so aufeinander abgestimmt, dass bei einer waagerechten Stellung des Modulträgerrahmens 1 im Bereich der Aufstellfläche 8 die Koppelstange 17 ebenfalls eine waagerechte oder nahezu waagerechte Lage E1 einnimmt. Das bedeutet, dass der Modulträgerrahmen 1 mit nur einem Antrieb für den Hubwagen 10 stabil in eine waagrechte Position zur Auflagefläche 8 gefahren werden und hier optimal höchsten Windbelastungen standhalten kann.
In Grenzen kann dieser Verstellmechanismus auch genutzt werden, um die Anstellung des Modulträgerrahmens 1 und damit der in ihm gelagerten Solarmodule zum Sonneneinfallswinkel einzustellen. Die Anstellung ist abhängig von der Stellung des Hubwagens 10 am Mast 3. Dieser Spielraum lässt sich noch vergrößern, wenn wie in einer Ausführung vorgesehen, die Koppelstange 17 längenveränderbar und jeweils feststellbar ist. Problemlos ließe sich zu diesem Zweck auch die Anordnung der Lager 15 und/oder 16 am Modulträgerrahmen 1 bzw. am Mast 3 oder Gestell als veränderbare Größe ausbilden.
Die Anordnung des Lagers 15 am Mast 3 hat ferner den Vorteil, dass der Verstellmechanismus vollständig funktionsfähig ist bei einer Drehmöglichkeit des Mastes 3 um eine senkrechte Achse zur Aufstellfläche 8.
Bei einer Anordnung des Lagers 15 auf der Aufstellfläche 8 scheidet diese Drehmöglichkeit aus oder wäre technisch zu aufwendig. Die Erfindung schließt diese Variante aber ausdrücklich ein, da sie bei einer Gestellanordnung, insbesondere bei mehreren Gestellen nebeneinander durchaus von Vorteil sein kann.
2 zeigt ebenfalls in einer Seitenansicht den Solarmodulträger mit den Modulträgerrahmen 1. Der Modulträgerrahmen 1 ist um die Hauptachse 4 verschwenkbar.
Die Hauptachse 4 wird durch die Koppelstange 17 in Ruhestellung gehalten, indem eine Gelenkverbindung zwischen Modulträgerrahmen 1 und Mast 3 durch sie hergestellt ist. Das Lager 16 am Modulträgerrahmen 1 ist ein festes Lager während das Lager 15b als loses Lager ausgebildet ist. Lager 15b ist entlang der Hauptachse (in oder parallel zur Ebene E2) verschiebbar, z. B. mittels Schlitten, Schlittenführung, Antriebsspindel und Antriebsmotor oder hydraulich als Teleskop. Durch die Verschiebung des Lagers 15b ist die Lage des Modulträgerrahmens bis in eine waagerechte Stellung verschiebbar (Ebene parallel E1).
Durch die Wahl der Anordnung des Lagers 16, die Länge der Koppelstange 17 und die Anordnung des Verschiebebereiches für das Lager 15b ist eine Optimierung der Verstellkräfte (Antrieb für Lager 15b) möglich sowie die optimale Abstützung des Modulträgerrahmens 1 auch in waagerechter oder nahezu waagerechter Stellung.

1: Modulträgerrahmen
2
3: Mast oder Gestell für Modulträgerrahmen
4: Hauptachse = Schwenkachse für den Modulträgerrahmen
5
6: Windabweiser
7: Drehkranz für den Mast oder das Gestell
8: Aufstellfläche mit Fundament
9
10: Hubwagen
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13
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15: Lager, das zur Aufstellfläche bezüglich der Höhe ein Festpunkt ist (a) oder entlang der Höhenachse verfahrbar ist (b)
16: Lager am Modulträgerrahmen
17: Koppelstange
E1: Ebene parallel oder nahezu parallel zur Aufstellfläche
E2: Ebene senkrecht und damit längs zur Hauptachse verlaufend

Claims

Einstellbarer Solarmodulträger bestehend aus einem Modulträgerrahmen (1) an oder auf dem die Solarmodule (2) angeordnet sind und der verschwenkbar um eine Hauptachse (4) ist, wobei die Hauptachse (4) sich auf einem Mast (3) oder einem Gestell abstützt und gegenüber der Aufstellfläche (8) des Mastes (3) oder des Gestells in der Höhe verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Lager (16) am Modulträgerrahmen (1) beabstandet von der Hauptachse (4) angeordnet und mindestens einem Lager (15a), das zur Aufstellfläche (8) bezüglich der Höhe einen Festpunkt bildet, mindestens eine Koppelstange (17) vorhanden ist, wobei die Koppelstange (17) bei einer Höhenbewegung der Hauptachse (4) ein zwangsweises Verschwenken des Modulträgerrahmens (1) um die Hauptachse (4) bewirkt.
Einstellbarer Solarmodulträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung und Anordnung der Gelenk(Getriebe)kette Modulträgerrahmen (1) – Koppelstange (17) – und Hauptachse (4) so aufeinander abgestimmt sind, dass bei einer waagerechten Stellung des Modulträgerrahmens (1) im Bereich der Aufstellfläche (8) die Koppelstange (17) ebenfalls eine waagerechte oder nahezu waagerechte Lage (E1) einnimmt.
Einstellbarer Solarmodulträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (15a), das zur Aufstellfläche (8) bezüglich der Höhe einen Festpunkt bildet, am Mast (3) oder Gestell nahe der Aufstellfläche (8) angeordnet ist.
Einstellbarer Solarmodulträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (15a), das zur Aufstellfläche (8) bezüglich der Höhe einen Festpunkt bildet, auf der Aufstellfläche (8) angeordnet ist.
Einstellbarer Solarmodulträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptachse (4) des Modulträgerrahmens (1) sich auf mindestens einem Hubwagen (10) abstützt, wobei jeder Hubwagen höhenverfahrbar am Mast (3) oder Gestell angeordnet ist.
Einstellbarer Solarmodulträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mast (3) oder das Gestell um eine senkrechte Achse zur Aufstellfläche (8) drehbar angeordnet ist.
Einstellbarer Solarmodulträger bestehend aus einem Modulträgerrahmen (1) an oder auf dem die Solarmodule (2) angeordnet sind und der verschwenkbar um eine Hauptachse (4) ist, wobei die Hauptachse (4) sich auf einem Mast (3) oder einem Gestell abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Lager (16) am Modulträgerrahmen (1) beabstandet von der Hauptachse (4) angeordnet und mindestens einem Lager (15b), das zur Aufstellfläche (8) bezüglich der Höhe verschiebbar angeordnet ist, mindestens eine Koppelstange (17) vorhanden ist, wobei die Koppelstange (17) bei einer Verschiebung des Lagers (15b) ein zwangsweises Verschwenken des Modulträgerrahmens (1) um die Hauptachse (4) bewirkt.
Einstellbarer Solarmodulträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenk(Getriebe)kette Modulträgerrahmen (1) mit angeordnetem Lager (16), Koppelstange (17) und loses Lager (15b) so aufeinander abgestimmt sind, dass der Modulträgerrahmen (1) unter Beibehaltung einer Feststellwirkung der Koppelstange (17) auf den Modulträgerrahmen (1) dieser in eine waagerechte Position verfahrbar ist.
Einstellbarer Solarmodulträger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstange (17) in der Länge verstell- und feststellbar ist und/oder eine in Koppelstangenlängsrichtung wirkende Feder- bzw. Feder-Dämpfer-Einheit aufweist.
Einstellbarer Solarmodulträger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mast (3) oder das Gestell um eine senkrechte Achse zur Aufstellfläche (8) drehbar angeordnet ist.