-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung aus wenigstens einem
Sonnenkollektor in Freilandaufstellung, der über eine Abstützung mit
einem Bodenfundament verbunden ist, das ein Behältnis mit darin angeordnetem
Ballast umfasst.
-
Stand der Technik
-
Flächige Bauteile
wie Fotovoltaik- bzw. Solarmodule und/oder Wärmetauscher werden häufig auf
Dachschrägen,
die in Richtung Süden
weisen, eingesetzt, um die Sonnenstrahlung optimal auszunutzen.
Teilweise sollen allerdings Solarmodule zur Energiegewinnung, insbesondere
großflächig in
unbewohnten Gegenden eingesetzt werden. In diesen Fällen sind
keine geneigten Dachflächen
vorhanden, auf denen die Bauteile angebracht werden können.
-
In
diesem Fall werden so genannte Aufständerungen benötigt, d.
h. Rahmenkonstruktionen, auf denen die Bauteile befestigt werden,
so dass sie idealerweise im optimalen Winkel zur Sonne stehen. Bekannt
sind auch sog. Nachführeinheiten,
bei denen die Sonnenkollektoren einzeln oder in Gruppen dem sich
im Tagesverlauf ändernden
Sonnenstand nachgeführt
werden. Hierbei sind die Sonnenkollektoren einzeln oder in kleineren
Gruppen auf vertikalen Säulen
verankert, die wiederum im Boden zu verankern sind.
-
Derartige
Säulen
wie auch die Stützgestelle von
Rahmenkonstruktionen werden meist mittels Rammfundamenten oder Schraubfundamenten
im Erdboden verankert, um die Sonnenkollektorflächen gegen Sturm und andere
Wettereinflüsse
und gegen Verrutschen oder Umkippen zu sichern.
-
Oftmals
sind solche Bodenverankerungen jedoch nur unter größerem Aufwand
zu realisieren, bspw. bei steinigem oder felsigem, aber auch bei sehr
weichem oder unregelmäßigem bzw.
wechselndem Untergrund.
-
Beschreibung
-
Ein
vorrangiges Ziel der Erfindung wird darin gesehen, Sonnenkollektoren
in Freilandaufstellung möglichst
einfach und kostengünstig
am Boden zu verankern. Gleichzeitig soll die Verankerung einen möglichst
sicheren Stand auch bei ungünstigen
Witterungsbedingungen bieten.
-
Dieses
Ziel der Erfindung wird bei einer Anordnung aus wenigstens einem
Sonnenkollektor in Freilandaufstellung, der über eine Abstützung mit
einem Bodenfundament verbunden ist, das ein Behältnis mit darin angeordnetem
Ballast umfasst, erreicht, indem ein kostengünstiger Ballast hoher Dichte
verwendet wird. Als Ballast wird im Wesentlichen Schüttgut, Rieselgut
und/oder fließfähiges Material
verwendet. Als Ballast eignet sich insbesondere Kies, Schotter und/oder
Bruchsteine. Der Ballast kann jedoch wahlweise oder zusätzlich auch
durch Sand und/oder anderes rieselfähiges Material vergleichbarer
Dichte gebildet sein. Ein solcher Ballast ist in unbegrenzten Mengen
und sehr kostengünstig
verfügbar.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Behältnis durch
einen Gitterkorb gebildet. Vorzugsweise weist der Gitterkorb Wände aus
korrosionsbeständigen
Drahtgitterflächen
auf. Die Korrosionsbeständigkeit
kann durch Verwendung von nicht rostendem Material gewährleistet
werden. Vorzugsweise wird verzinkter Draht verwendet, da dieses
Material besonders kostengünstig
ist. Da die Behältnisse
des Fundaments normalerweise ohne weitere Bodenbearbeitung direkt
auf die Erdoberfläche
gestellt werden, kann eine zusätzliche
Trennschicht von Vorteil sein, die verhindert, dass die Drahtgitter
des Behältnisses
permanenter Bodenfeuchtigkeit oder Nässe ausgesetzt sind. Diese Trennschicht
kann bspw. durch eine Schüttung
von Kies oder Schotter in einer Höhe von ca. 5 bis 10 cm oder
mehr gebildet sein.
-
Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass zumindest einzelne der Drahtgitterflächen voneinander trennbar
und/oder gegeneinander verschwenkbar sind. Die Seiten des Behältnisses
können
bspw. eingehängt
oder aufgeklappt werden. Wahlweise können eine, zwei, drei oder
mehr aufklappbare Seiten vorgesehen sein. Der Gitterkorb kann insbesondere eine
geometrische Form eines Quaders, Mehreckkörpers oder Zylinders aufweisen,
da sich diese Formen leicht durch mehrere Gitterflächen bilden
lassen.
-
Vorzugsweise
ist der Gitterkorb an seiner Oberseite offen, damit die Schüttung des
Ballastes von oben her eingefüllt
werden kann. Weiterhin kann der Gitterkorb flach zusammenlegbar
und transportabel sein.
-
Zumindest
eine Seitenwand, vorzugsweise alle Seitenwände, können wahlweise verformbar und/oder
nach außen
ausgebaucht sein. Eine solche Ausgestaltung sorgt dafür, dass
die durch die Schüttung
entstehenden seitlichen Anpresskräfte besser aufgenommen werden
können.
-
Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung sind die Seitenwände
und der Boden mit einer feinmaschigen oder geschlossenen Verkleidung versehen.
Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dafür geeignet, feinkörnigen,
rieselfähigen
Ballast wie Sand o. dgl. aufzunehmen. Der Ballast kann bei dieser
Ausführungsvariante
auch durch Zement oder Beton gebildet sein, der nach dem Einfüllen in
den Behälter
aushärtet.
-
Die
Abstützung
kann wenigstens eine vertikale oder schräg stehende Säule umfassen,
die mittig oder außermittig
aus dem Bodenfundament ragt. Die wenigstens eine Säule der
Abstützung
kann zudem an einer unteren Stirnseite wenigstens eine horizontale
oder in einem spitzen Winkel zur Horizontalen geneigte Verstrebung
aufweisen. Gemäß einer vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung kann die wenigstens eine Verstrebung
unterhalb des Bodens des Behälters
angeordnet sein. Wahlweise können an
der unteren Stirnseite der Säule
zwei V-förmig
angeordnete, horizontale Verstrebungen angeordnet sein, die entlang
der Unterseite des Behälterbodens verlaufen.
Die Verstrebungen weisen vorzugsweise eine Länge auf, so dass sie sich weitgehend über die Fläche des
Bodens erstrecken. Bei einer ungefähr mittig angeordneten vertikalen
Säule können die
Verstrebungen auch kreuzförmig
ausgebildet sein.
-
Die
wenigstens eine Verstrebung kann in vorteilhafter Weise mittels
einer durch die Gitterfläche
des Behälterbodens
hindurch greifende Verbindung mit der unteren Stirnseite der Säule verbunden sein.
Diese durch die Gitterfläche
des Behälterbodens
hindurch greifende Verbindung kann insbesondere eine Schraubverbindung
sein. Bei dieser Variante lässt
sich der Behälter
schnell und einfach aus seinen Einzelheiten zusammenfügen und
zusammen mit der Säule
am Einsatzort montieren, bevor er anschließend mit der Ballastschüttung oder
-füllung komplettiert
wird.
-
Die
Säule der
Abstützung
kann Teil eines mehrere Säulen
mit jeweils einem Bodenfundament umfassenden Stützgestells für Felder
mehrerer regelmäßig, vorzugsweise
geneigt angeordneter Sonnenkollektoren sein. Wahlweise kann die
Säule der Abstützung Teil
einer um eine vertikale Achse drehbaren Nachführeinheit mit wenigstens einem,
vorzugsweise geneigt angeordnetem Sonnenkollektor sein.
-
Nachfolgend
werden nochmals einige Aspekte und/oder besondere Ausgestaltungen
der Erfindung erläutert.
Da es sehr unterschiedliche Bodenformen und Schwierigkeitsgrade
zur Einbringung von herkömmlichen
Bodenfundamenten gibt, will die vorliegende Erfindung eine Fundamentart
liefern, die in gewisser Weise an die sog. Steinschläuche oder Drahtgitterbehälter für Blumen
und Kübelpflanzen
erinnert. Die besondere Neuerung der vorliegenden Erfindung besteht
u. a. darin, dass die Gitterbehälter aus
einem geometrisch geformten Bodengitter, abgestimmt auf die Fundamentfläche des
notwendigen Fundaments, besteht und drei, vier oder mehr aufklappbare
Seiten aufweisen kann, die ebenfalls aus Gittermatten gebildet sind.
Die Seiten ergeben, unter ca. 60–120° zum Grundgitter aufgestellt,
einen geometrischen Körper
oder Würfel,
der das Fundament bildet.
-
Mittig
oder außermittig
in diesen Quader/Würfel/geometrischen
Körper
wird eine Rohrhülse
mit einer Aufnahme für
die Solarständer
eingesetzt, die mit dem Gitter formschlüssig verbunden ist. Die Aufnahmehülse oder
der Aufnahmedorn wird sicher an der Grundfläche des Gitterbehälters verankert.
Der Gitterboden und die Gitterseiten sind oberflächenbeschichtet gegen Korrosion.
Der Behälter selbst
hat wenig Gewicht und kann relativ leicht aufgestellt und in geometrische
Reihenabstände
positioniert werden, um als Fundament für eine Solaraufständerung
zu dienen. Er kann auch als Fundament für ein ein- oder mehrständeriges
Solar-Nachführsystem
dienen. Um ausreichende Widerstände
in diesen Fundamenten zu erreichen, werden je nach Bedarf in die
Gitterkörbe
bspw. grobkörnige
Schotter-/Bruchsteine eingefüllt,
deren Körnung
größer ist
als die Maschen des Gitterdrahtes und die auf diese Weise daran
gehindert werden, aus dem Behältnis
heraus zu rutschen.
-
Der
große
Vorteil derartiger „Schottergitterbehälterfundamente" ist die Flexibilität in der
Aufstellung und der nicht notwendige Maschinenbedarf für das Rammen
oder Eindrehen anderer Fundamente. Weiterhin wird keine Bodenveränderung
dadurch verursacht. Auf den Mutterboden, alte Beton- oder Asphaltflächen und
auch in Feuchtstel len können diese
Fundamente aufgebracht werden, ohne dass die Flächen zuvor besonders aufbereitet
werden müssen.
Allein durch die Füllmenge
und das dadurch entstehende Gewicht werden Zugkräfte, Druckkräfte und
Biegemomente, die auf das Fundament wirken, abgeleitet und die Solaraufständerung/Solarnachführeinheit
sicher auf dem Boden gehalten.
-
Die
erfindungsgemäße Anordnung
dient zur Fundamentierung von Solaraufständerungen und/oder Solarnachführsystemen
und ermöglicht
die Aufnahme von Zugkräften
und/oder Biegemomenten, bedingt durch Wind kombiniert mit Schnee
oder anderen Umwelteinflüssen.
Die Fundamente können insbesondere
aus korrosionsgeschützten
Gitterschweißdrahtwänden oder
Gitterflechtmatten bestehen, die gelenkig zueinander angeordnet
sind, und die eine geometrische Form eines Quaders, Dreiecks oder
Mehrecks bilden, die zur Aufnahme von grobkörnigen Steinen geeignet sind.
-
Die
Fundamente können
mit mittig oder außermittig
eingesetzten Aufnahmehalterungen versehen sein, die passend sind
für eine
Solaraufständerung
oder eine Nachführeinrichtung,
die optimal zur Sonne gehalten oder nachgeführt werden muss.
-
Die
Fundamente liefern ein Gebilde, das starr ausgeführt ist oder zusammengeklappt
werden kann, wodurch geringe Transportkosten vom Ort der Herstellung
zum Ort des Aufbaus bzw. der Montage entstehen.
-
Eine
Ausführungsvariante
des Gebildes kann entsprechend verformte Seitenwände aufweisen, die in der Lage
sind, die seitlichen Anpresskräfte des
Füllgutes
dauerhaft ohne zerstörerische
Verformung aufzunehmen.
-
Wenn
auch im vorliegenden Zusammenhang vorwiegend von einer Anordnung,
bestehend aus wenigstens einem Sonnenkollektor und einem dieses stützende und
stabilisierende Bodenfundament, die Rede ist, so soll dennoch betont
werden, dass die Erfindung auch das Bodenfundament selbst betrifft. Dieses
dient insbesondere der Abstützung
und Stabilisierung von sog. aufgeständerten Kollektoren in Freilandaufstellung,
kann jedoch auch anderen Zwecken dienen, die dem Fachmann geläufig sind.
-
Merkmale
weiterer vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich
aus den abhängigen
Ansprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
-
Figurenbeschreibung
-
Weitere
Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus
der nun folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel dient und
auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug nimmt. Gleiche Bauteile weisen dabei grundsätzlich gleiche
Bezugszeichen auf und werden teilweise nicht mehrfach erläutert.
-
1 zeigt
eine schematische Perspektivdarstellung eines herkömmlichen
geneigten Stützgestells
für mehrere
regelmäßig angeordnete
Sonnenkollektoren.
-
2 zeigt
eine schematische Perspektivdarstellung eines Teils eines Stützgestells
mit erfindungsgemäßen Bodenfundamenten.
-
3 zeigt
eine Seitenansicht der Stützgestells
gemäß 2.
-
4 zeigt
eine erste perspektivische Detailansicht eines Bodenfundaments von
schräg
oben.
-
5 zeigt
eine weitere perspektivische Detailansicht des Bodenfundaments von
schräg
unten.
-
6 zeigt
in einer weiteren Perspektivdarstellung das Stützgestell gemäß 2 mit
aufgefüllten
Bodenfundamenten.
-
7 zeigt
eine Seitenansicht der Stützgestells
gemäß 6.
-
8 zeigt
in einer weiteren Perspektivdarstellung das Stützgestell gemäß 2 mit
einer alternativen Füllung
der Bodenfundamente.
-
Eine
mögliche
Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anordnung mindestens eines,
ggf. mehrerer Solarkollektoren wird anhand der 2 bis 8 illustriert.
Dagegen zeigt die perspektivische Schemadarstellung der 1 ein
an sich bekanntes Stützgestell 10 zur
geneigten Anordnung mehrerer Sonnenkollektoren (nicht dargestellt),
bspw. in Form von bekannten Fotovoltaikelementen, die zur Wandlung
solarer Strahlungsenergie in elektrische Energie und damit zur Stromerzeugung
aus Sonnen licht dienen können.
Das Stützgestell 10 ist
mit mehreren sog. Bodendübeln 12 im
Erdreich verankert, so dass eine sichere Fixierung des Stützgestells 10 sowie
der darauf montierten Sonnenkollektoren gewährleistet werden kann. Die
Verankerung des Stützgestells
im Boden mittels der Bodendübel 12 oder
mittels anderer geeigneter Maßnahmen
wie bspw. Rammpfähle o.
dgl. ist jedoch mit relativ hohem Aufwand verbunden und deshalb
u. U. unerwünscht.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung entfallen die Bodendübel
gemäß 1 und
werden durch andere Bodenfundamente 14 ersetzt, die jeweils
durch ein Behältnis 16 mit
darin angeordnetem Ballast 18 gebildet sind. Als Ballast 18 wird
im Wesentlichen Schüttgut,
Rieselgut und/oder fließfähiges Material verwendet.
Die Darstellung der 2 zeigt einen Teil eines Stützgestells 12,
dessen beide vertikale Säulen 20 jeweils
in einem Behältnis 16 münden. Die
quaderförmig
ausgebildeten Behältnisse 16 sind
noch leer. Die Seitenansicht der 3 verdeutlicht
die Anordnung des Stützgestells 12 mit
den direkt auf den Erdboden gestellten Behältnissen 16. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
kann der Ballast 18 durch groben Schotter 22 gebildet
sein, was durch die 6 und 7 angedeutet
ist.
-
Wie
anhand der 4 und 5 verdeutlicht
wird, ist das Behältnis 16 durch
einen Gitterkorb 26 gebildet. Vorzugsweise weist der Gitterkorb 26 jeweils
Wände 28 aus
korrosionsbeständigen
Drahtgitterflächen
auf. Wahlweise kann der Gitterkorb 26 durch fest miteinander
verbundene Wände 28 gebildet
sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zumindest einzelne
der Drahtgitterflächen 28 voneinander
trennbar und/oder gegeneinander verschwenkbar sind. Die Seiten 28 des
Behältnisses 16 können bspw.
eingehängt
oder aufgeklappt werden. Wahlweise können eine, zwei, drei oder
mehr aufklappbare Seiten 28 vorgesehen sein. Der Gitterkorb 26 weist
im gezeigten Ausführungsbeispiel
die geometrische Form eines Quaders auf; diese Form lässt sich
leicht durch mehrere ebene Gitterflächen 28 bilden. Der
Gitterkorb 26 ist an seiner Oberseite offen, so dass der
den Ballast 18 bildende Schotter 22 von oben her
eingefüllt
werden kann. Ggf. kann der Gitterkorb 26 flach zusammenlegbar
und transportabel sein.
-
Wahlweise
kann der Ballast 18 auch durch Beton 24 oder Zement
gebildet sein, was in 8 angedeutet ist. Bei dieser
Ausführungsvariante
der Erfindung sind die Seitenwände 28 und
der Boden 30 des Gitterkorbs 26 vorzugsweise mit
einer feinmaschigen oder geschlossenen Verkleidung versehen (nicht
dargestellt).
-
Die
Abstützung
des Stützgestells 10 umfasst je
Bodenfundament 14 eine vertikale Säule 20, die außermittig
aus dem Bodenfundament 14 ragt. Die Säule 20 der Abstützung weist
an einer unteren Stirnseite 32 zwei V-förmig angeordnete, horizontale
Verstrebungen 34 auf, die entlang der Unterseite des Behälterbodens 30 verlaufen
(vgl. 5). Die Verstrebungen 34 sind unterhalb
des Bodens 30 des Behälters 16 angeordnet
weisen jeweils eine Länge
auf, die sich weitgehend über
die Fläche
des Bodens 30 erstreckt.
-
Die
Verstrebungen 34 sind mittels einer durch die Gitterfläche des
Behälterbodens 30 hindurch
greifende Schraubverbindung 36 mit der unteren Stirnseite 32 der
Säule 20 verbunden.
Auf diese Weise lässt
sich der Behälter 16 schnell
und einfach aus seinen Einzelteilen zusammenfügen und zusammen mit der Säule 20 des
Stützgestells 10 am
Einsatzort montieren, bevor er anschließend mit der Ballastschüttung 18 aus
Schotter 22 komplettiert wird.
-
Wie
anhand der 5 verdeutlicht ist, können die
Verstrebungen 34 insbesondere durch profilierte Stahlstreben,
bspw. mit einem U-Profil, gebildet sein. Eine solche Profilierung
macht die Streben 34 bei ausreichender Materialstärke sehr
biegesteif, so dass sie der gesamten Konstruktion eine hohe Stabilität verleihen.
Da sie zudem mit der Schüttung
des Ballasts 18 beschwert sind, wird die Säule 20 unbeweglich
festgehalten. Vorzugsweise sind die Streben 34 ebenfalls
korrosionsbeständig,
bspw. verzinkt.
-
Die
Säule 20 der
Abstützung
kann Teil eines mehrere Säulen 20 mit
jeweils einem Bodenfundament 14 umfassenden Stützgestells
für Felder
mehrerer regelmäßig, vorzugsweise
geneigt angeordneter Sonnenkollektoren sein. Wahlweise kann die
Säule 20 der
Abstützung
jedoch auch Teil einer um eine vertikale Achse drehbaren Nachführeinheit
mit wenigstens einem, vorzugsweise geneigt angeordnetem Sonnenkollektor
(nicht dargestellt) sein.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr
ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von
dem erfindungsgemäßen Gedanken
Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.
-
- 10
- Stützgestell
- 12
- Bodendübel
- 14
- Bodenfundament
- 16
- Behältnis
- 18
- Ballast
- 20
- vertikale
Säule
- 22
- Schotter
- 24
- Beton
- 26
- Gitterkorb
- 28
- Wand
- 30
- Boden
- 32
- untere
Stirnseite
- 34
- Verstrebung
- 36
- Schraubverbindung