DE202008007549U1

DE202008007549U1 - Vorrichtung zur Gewinnung von Sonnenenergie

Info

Publication number: DE202008007549U1
Application number: DE202008007549U
Authority: DE
Original assignee: KEXEL KLAUS; KINAUER RALF
Current assignee: KEXEL KLAUS; KINAUER RALF
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2018-06-06

Abstract

Vorrichtung zur Gewinnung von Sonnenenergie, wobei die Vorrichtung (1) flächige Paneele (3) aufweist, welche Sonnenlicht wenigstens teilweise absorbieren und in eine andere Energieform umwandeln können, und die Paneele (3) winkelig zu einem Untergrund angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich über dem Untergrund eine zumindest zu 80% geschlossene, im Querschnitt zickzackförmige Fläche erstreckt, die zumindest teilweise von den Paneelen (3) gebildet ist.

Description

Es ist bekannt, aus Sonnenenergie Wärme bzw. elektrischen Strom zu gewinnen. Hierzu werden fotothermische oder fotovoltaische Paneele eingesetzt, die das Sonnenlicht absorbieren und entsprechend umwandeln können. Derartige Paneele sind häufig auf Hausdächern angebracht, um die sonst ungenutzte Fläche zur Energiegewinnung einsetzen zu können. Besitzt das Dach eine nach Süden weisende Neigung, so werden die Paneele häufig flach an das Dach montiert, da sich auf diese Weise eine günstige Bestrahlung mit Sonnenlicht ergibt. Bei Flachdächern werden die Paneele dagegen aufgeständert, um auf diese Weise künstlich eine optimale Ausrichtung zur Sonne einzustellen. Auf diese Weise wird insbesondere der Einsatz teurer Paneelflächen bei annähernd gleichbleibend hoher Energieausbeute reduziert. Dabei hat sich immer wieder das Problem gezeigt, daß die gesamten Konstruktionen, bestehend aus Paneelen und der darunter liegenden Stützkonstruktion zur Aufständerung derselben, die zulässige Belastbarkeit der Dachkonstruktion übersteigen, so daß eine Realisierung derartiger Vorhaben oftmals an diesem Problem scheitert.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch eine verringerte Belastung des Untergrundes auszeichnet.
Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
Die Vorrichtung zur Gewinnung von Sonnenenergie gemäß Anspruch 1 weist flächige Paneele auf, welche Sonnenlicht wenigstens teilweise absorbieren und in eine andere Energieform umwandeln können. Insbesondere ist dabei an fotothermische, fotovoltaische und fotochemische Paneele gedacht, die Sonnenlicht direkt in Wärme, elektrische bzw. chemische Energie umwandeln können. Der Neuerungsgegenstand ist jedoch nicht auf derartige Anwendungen beschränkt. Es ist auch vorstellbar, daß die Paneele Sonnenlicht in chemische Energie umwandeln und dabei beispielsweise über biologische Mechanismen Wasserstoff erzeugen. Die Paneele selbst sind zu einem Untergrund winkelig angeordnet, so daß sie nicht flach auf dem Untergrund aufliegen. Der Untergrund ist von untergeordneter Bedeutung. Es kann sich beispielsweise um einen Boden, eine Gebäudedecke oder -fassade oder um ein Dach handeln. Diese Aufzählung ist jedoch nicht abschließend zu verstehen.
In verschiedenen Situationen wie beispielsweise Dächern mit geringer Tragfähigkeit, morastigem Untergrund oder Anordnungen der Vorrichtung im Wasser ist es wichtig, den Untergrund möglichst nur gering zu belasten. Zu diesem Zweck wird über dem Untergrund eine zumindest zu 80% geschlossene Fläche erstellt, die zumindest teilweise von den Paneelen gebildet ist. Ausgehend von den bekannten, gegenseitig auf Abstand gehaltenen, schräg ausgerichteten Paneelen bedeutet dies, daß ggf. zusätzlich zu den Paneelen Füllflächen errichtet werden, die die zueinander zeigenden Kanten der Paneele im wesentlichen abdecken. Diese Maßnahme scheint der Aufgabenstellung zuwider zu laufen, da nun zusätzlich zur Tragkonstruktion und den Paneelen noch die Füllflächen vom Untergrund getragen werden müssen. Es hat sich jedoch überraschenderweise herausgestellt, daß durch diese Maßnahme die unter der Fläche vorzusehende Stützkonstruktion wesentlich schwächer dimensioniert werden kann. Dabei ist es wichtig, daß die Fläche im Querschnitt zickzackförmig ausgebildet ist. Durch diese Ausbildung der Fläche heben sich Windkräfte an der Stützkonstruktion wenigstens teilweise gegenseitig auf, so daß die Stützkonstruktion insgesamt schwächer dimensioniert werden kann. Dieser Effekt ist überraschenderweise stärker als die zusätzliche Last durch die Füllflächen. Das Merkmal, daß die Fläche zu mindestens 80% geschlossen ist, ist dabei derart zu verstehen, daß die Fläche in ihrer zickzackförmigen Gestalt Unterbrechungen, Öffnungen oder dergleichen aufweisen darf, die maximal 20% einer gedachten, geschlossenen Fläche ausmachen. Diese Angabe bezieht sich nicht auf eine gedachte Projektion der Fläche auf den Untergrund.
Gemäß Anspruch 2 ist es günstig, wenn die Fläche im Bereich der lokalen, tiefsten Kanten Öffnungen aufweist. Diese Öffnungen erleichtern die Montage der Vorrichtung auf dem Untergrund, da der Monteur relativ einfach auf dem Untergrund stehen kann. Zusätzlich dienen diese Öffnungen im Betrieb zur Bewässerung der Vorrichtung. Die Öffnungen können wannenförmig umschlossen sein, wobei die Wannenform von der gedachten Zickzackform der Fläche abweicht.
Gemäß Anspruch 3 ist es günstig, wenn die Fläche von im wesentlichen parallel angeordneten Paneelen gebildet ist. In diesem Fall können alle Paneele optimal zur Sonne ausgerichtet werden. Zwischen den einzelnen Paneelen sind Füllflächen vorgesehen, die winkelig zu den Paneelen angeordnet sind. Diese Füllflächen ergänzen die Freiräume zwischen den Paneelen und bilden dabei zusammen mit den Paneelen die im wesentlichen geschlossene Fläche.
Alternativ ist es gemäß Anspruch 4 günstig, wenn die Fläche zu mindestens 80% von den Paneelen gebildet ist. In diesem Fall wird nahezu die gesamte Fläche zur Gewinnung von Sonnenenergie genutzt, was zu einer optimalen Energieausbeute führt. Die einzelnen Paneele sind bei dieser Konfiguration allerdings nicht perfekt zur Sonne ausgerichtet, so daß gegebenenfalls ein erhöhter Paneelbedarf die Folge ist.
Beispielsweise bei Dächern tritt häufig das Problem auf, daß der mittlere Bereich des Untergrundes nicht belastet werden darf. Eine Abstützung der Vorrichtung auf dem Un tergrund kann in diesem Fall ausschließlich an den Enden des Untergrundes erfolgen. Für derartige Anwendungsfälle ist es gemäß Anspruch 5 vorteilhaft, wenn die Fläche freitragend über dem Untergrund gehalten ist.
Zur Vereinfachung des Aufbaus der Fläche ist es gemäß Anspruch 6 vorteilhaft, wenn die Fläche auf einer Stützkonstruktion aufliegt, welche von quer zu den Zickzacklinien verlaufenden Trägern und im wesentlichen sich vertikal erstreckenden Stützen gebildet ist. Die Fläche kann auf diese Weise sehr dünnwandig ausgebildet sein, was zu einer vorteilhaften Gewichtseinsparung der Vorrichtung führt. Auch dies kommt der gewünschten geringen Belastung des Untergrundes zugute.
Um zu vermeiden, daß Wind unter die Fläche einströmt und entsprechend hohe Kräfte auf die Stützkonstruktion ausübt, ist es gemäß Anspruch 7 günstig, wenn die Stützkonstruktion an mindestens einer Stirnseite geschlossen ist.
Um einerseits eine einfache Montage der Paneele zu ermöglichen und andererseits die gesamte Konstruktion windtechnisch geschlossen zu halten, ist es gemäß Anspruch 8 vorteilhaft, wenn die Füllfläche mindestens eine Wanne aufweist. An dieser Wanne werden die Paneele befestigt, so daß kein Wind unter die Paneele einströmen kann. Falls erforderlich kann die Wanne auch mit Beschwermaterial gefüllt werden.
Der Neuerungsgegenstand wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, ohne den Schutzumfang zu beschränken.
Es zeigt:
1 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer Vorrichtung zur Gewinnung von Sonnenenergie und
2 eine alternative Ausführung der Vorrichtung gemäß 1.
Eine Vorrichtung 1 gemäß 1 weist eine im Querschnitt zickzackförmige Fläche 2 auf, die im wesentlichen von Paneelen 3 gebildet ist. Die Paneele 3 können auftreffendes Sonnenlicht in eine andere Energieform umwandeln, wobei insbesondere an fotothermische, fotovoltaische und fotochemische Paneele 3 gedacht ist. Im Bereich einer Oberkante 4 liegen die Paneele 3 dicht aneinander oder berühren sich gegenseitig.
Im Bereich einer lokalen Tieflinie 5 der Fläche 2 weist diese eine Öffnung 2a auf. Im Bereich der Öffnung ist eine Wanne 6a vorgesehen, an der die angrenzenden Paneele 3 festgelegt sind. Zu diesem Zweck sind an der Wanne 6a Befestigungsflansche 7 angeformt, an denen die Paneele 3 mittels nicht dargestellter Haltemittel festgelegt sind. Die Wanne 6a dient einerseits als Standbereich für den Monteur während der Montage der Paneele 3 und anderer seits kann diese auch mit entsprechenden Beschwermitteln gefüllt werden, falls dies erforderlich sein sollte.
Unterhalb der Fläche 2 ist eine Stützkonstruktion 8 vorgesehen, die von längs zu den Paneelen 3 verlaufenden Trägern 9 und vertikalen Stützen 10 gebildet ist. Zur Abstützung seitlicher Kräfte ist außerdem mindestens ein Querträger 11 vorgesehen, der benachbarte Wannen 6a starr miteinander verbindet. Die Träger 9, Stützen 10, Querträger 11 und Wannen 6a sind über nicht dargestellte Haltemittel starr miteinander verbunden.
Die 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäß 1, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile benennen. Im folgenden wird lediglich auf Unterschiede zur Ausführungsform gemäß 1 eingegangen.
Bei der Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäß 2 sind nur die linksseitigen Teilflächen der Fläche 2 von den Paneelen 3 gebildet. Die rechtsseitigen Teilflächen sind dagegen von Füllflächen 6 abgedeckt, die mit der Wanne 6a einstückig verbunden sind. Diese Ausbildungsform wird insbesondere dann bevorzugt, wenn die linksseitigen Teilflächen nach Süden ausgerichtet sind, um auf diese Weise Paneelfläche zu sparen. Die Füllfläche 6 ist asymmetrisch ausgebildet und reicht einerseits bis zur Oberkante 4 und andererseits bis zur Unterkante des angrenzenden Paneels 3. Zur Vermeidung von Abschattungen des Paneels 3 durch die Füllfläche 6 ist das Paneel 3 jeweils oberseitig auf der Füllfläche 6 befestigt.
In der rechten Bildhälfte der 2 ist alternativ eine Ausführungsform dargestellt, bei der auch im Bereich der Paneele 2 Füllflächen 6 vorgesehen sind. Diese Füllflächen 6 dienen bei dieser Ausführungsform hauptsächlich zur Verbesserung der Stützwirkung der Paneele 2, um Biegespannungen von den Paneelen 2 fernzuhalten. Grundsätzlich ist daran gedacht, derartige Füllflächen 6 auch in der Ausführungsform gemäß 1 vorzusehen.
Die Füllflächen 6 können zur Verbesserung der Biegesteifigkeit mit Rippen verstärkt sein, die vorzugsweise in Längsrichtung verlaufen. Derartige Rippen erhöhen die Biegesteifigkeit, so daß ggf. die Träger 9 eingespart werden können.

1: Vorrichtung
2: Fläche
2a: Öffnung
3: Paneel
4: Oberkante
5: Lokale Tieflinie
6: Füllfläche
6a: Wanne
7: Befestigungsflansch
8: Stützkonstruktion
9: Träger
10: Stütze
11: Querträger

Claims

Vorrichtung zur Gewinnung von Sonnenenergie, wobei die Vorrichtung (1) flächige Paneele (3) aufweist, welche Sonnenlicht wenigstens teilweise absorbieren und in eine andere Energieform umwandeln können, und die Paneele (3) winkelig zu einem Untergrund angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich über dem Untergrund eine zumindest zu 80% geschlossene, im Querschnitt zickzackförmige Fläche erstreckt, die zumindest teilweise von den Paneelen (3) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (2) zumindest im Bereich der lokalen tiefsten Kanten (5) Öffnungen (2a) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (2) von den im wesentlichen parallel angeordneten Paneelen (3) gebildet ist, zwischen denen winkelig zu den Paneelen (3) angeordnete Füllflächen (6) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (2) zu mindestens 80% von den Paneelen (3) gebildet ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (2) freitragend über dem Untergrund gehalten ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (2) auf einer Stützkonstruktion (8) aufliegt, welche von quer zu den Zickzacklinien verlaufenden Trägern (9) und im wesentlichen sich vertikal erstreckenden Stützen (10) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkonstruktion (8) an mindestens einer Stirnseite geschlossen ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllfläche (6) mindestens eine Wanne (6a) enthält, an der die Paneele (3) befestigbar sind.