DE202008013819U1

DE202008013819U1 - Halterungsanordnung von Solarmodulen

Info

Publication number: DE202008013819U1
Application number: DE202008013819U
Authority: DE
Original assignee: INFINITA DEV GmbH; INFINITA DEVELOPMENT GmbH
Current assignee: INFINITA DEV GmbH; INFINITA DEVELOPMENT GmbH
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2018-12-12

Abstract

Anordnung einer Halterung von rahmenlosen Solarmodulen (2), die mit Punkthaltern (4) auf einem Trägersystem, das aus waagerechten und senkrechten Profilträgern (3) zusammengefügt ist, befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Punkthalter (4) ohne Durchdringung des Solarmoduls (2) an der Unterseite des Solarmoduls befestigt sind.

Description

Die Erfindung beschreibt eine Anordnung einer Halterung von rahmenlosen Solarmodulen, die mit Punkthaltern auf einem Trägersystem, das aus waagerechten und senkrechten Profilträgern zusammengefügt ist, befestigt sind.
Die Solarzellen werden in einem Solarmodul zusammen gefasst und in Sandwichtechnik enkapsuliert. Grundsätzlich erlauben alle Modultechniken die Herstellung von Solarmodulen mit oder ohne Rahmen. Dabei werden Standard-Solarmodule in der Regel mit einem Profilrahmen für die Befestigung und die Versteifung des Verbundes aufgebaut. Solarmodule zur Gebäudeintegration werden in der Regel ohne Rahmen aufgebaut, insbesondere als Glas-Glas-Module. Auf Grund der rahmenlosen Konstruktion und Teillichtdurchlässigkeit eignen sie sich ideal für den Einsatz als Fassadenverkleidung, in Solardächern und als solare Bauteile. Glas-Glas-Module bestehen aus zwei Glasscheiben, zwischen denen die Solarzellen eingebettet sind, und die am Rand mit Harz vergossen sind. Gegenüber konventionellen Solarmodulen sind Glas-Glas-Module reparabel, da das Harz am Rand aufgeschnitten werden kann. Somit ist das Frontglas beispielsweise nach einem Hagelschaden austauschbar, wodurch sich die Schadenshöhe senkt.
Punkthalterungen erlauben eine rahmenlose Montage von Solarmodulen zu attraktiven Ganzglasfassaden und in Photovoltaikanlagen. Punkthalter zur Sicherung von Glasfassaden wurden bisher gebohrt, wobei Durchgangsbohrungen in den Glasscheiben des Solarmoduls erforderlich sind für die Bolzen des versenkten oder aufgesetzten Halterkopfes. Es müssen also teurere Sonder-Solarmodule verwendet werden, da die Standard-Solarmodule aus sekurisierten Gläsern gefertigt sind, welche nicht mehr mechanisch bearbeitet werden können.
Aus der Patentsanmeldung EP 0 525 225 A1 ist eine Befestigung für rahmenlosen Solarmodulen bekannt, bei der im Randbereich der Glasscheiben Bohrungen zur Befestigung vorgesehen sind. Es zeigt sich bei dieser Ausführung, dass der Randbereich wegen der vorgesehenen Bohrungen nicht für Solarzellen nutzbar ist, was zu einer Energieertragsminderung führt. In der Praxis hat sich gezeigt, dass das Eigengewicht und die wirkenden Belastungen durch Temperaturänderungen und Windlasten zu Versatzmomenten führen, die große Spannungsspitzen im Punkthalterbereich verursachen. Ein direkter Kontakt zwischen Glas und Stahl beim Punkthalter muss wegen der daraus resultierenden Spannungsspitzen und der fehlenden plastischen Verformbarkeit von Glas dauerhaft ausgeschlossen werden. Es müssen daher weiche Scheiben und Hülsen für die elastische Rettung der Glasscheiben im Punkthalter eingesetzt werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Anordnung einer Halterung von rahmenlosen Solarmodulen zur Verfügung zu stellen, die die oben geschilderten Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruch 1 erfüllt. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Halterung von rahmenlosen Solarmodulen geht von Punkthaltern aus Edelstahl aus, die an der Unterseite der Solarmodule aufgeklebt sind. Im Gegensatz zu den klassischen Punkthaltern mit Lochleibungsverbindungen ist es durch Punkthalter mit Klebeverbindungen möglich, Lasten, unter weitestgehender Vermeidung von Spannungsspitzen, großflächig in das Glas einzuleiten und eine verformungsarme Verbindung von Glas-Glas-Solarmodulen zu erzielen. Die auf die Solarmodule wirkenden Kräfte können über die mechanische Verzahnung beider Kontaktflächen des Punkthalters und der Glasscheibe übertragen werden. Dieser Effekt wird durch die Klebstoffschicht zwischen beiden Kontaktflächen noch erhöht, da beim Kleben die beiden Kontaktflächen durch die Oberflächenhaftung (Adhäsion) und die innere Festigung (Kohäsion) optimal miteinander verbunden werden. Die Klebeverbindung ist darüber hinaus kostengünstiger und das Glas zudem spannungsfreier.
Vorteilhaft können je nach Einsatz beim Auftreten größerer Kräfte durch Eigengewicht, Windlasten oder Schnee vier oder mehr Punkhalter oder solche mit großen tellerförmigen Scheiben verwendet werden.
Für die sichere und dauerhaft haltbare Klebeverbindung bestehen mehrere Möglichkeiten. Immer aktueller wird das Kleben mit UV-Klebstoffen, die Glas mit Metall verkleben und durch UV-Bestrahlung aushärten. Die Klebefuge ist anschließend glasklar bzw. hochgradig transparent mit hervorragender Lichtbeständigkeit und je nach Klebertyp hart oder elastisch. Die Vorteile dieser Klebstoffe sind vor allem die leichte und saubere Verarbeitung, die extrem kurzen Aushärtezeiten sowie die hohe Verbundfestigkeit. Eine lange Lebensdauer durch die gute Feuchte- und Alterungsbeständigkeit der Klebeverbindung wird derzeit an der FH München im Rahmen des AIF Forschungsvorhabens „Geklebte Verbindungen im Glasbau" nachgewiesen.
In die Punkthalter sind Gewindebolzen geschraubt, die die Kräfte von den Punkhaltern auf die Profilträger überträgt, wodurch das Solarmodul entlastet wird. Eine Kontermutter sichert diese Verschraubung gegen Verdrehung. Die Gewindebolzen sind dann mit einer Feder versehen, die eine bewegliche Lagerung der Solarmodule gewährleistet. In den Profilträgern sind Löcher gebohrt, die für die Aufnahme der Gewindebolzen vorgesehen sind. Die Löcher haben einen größeren Durchmesser als der Durchmesser des Gewindebolzen beträgt, um Versatzmomente, hervorgerufen durch Verformung aus Belastungen und Temperaturänderung, zu berücksichtigen. Die Gewindebolzen werden bei der Montage mit einer Mutter am Profilträger verschraubt und gesichert. Der größte Vorteil der beweglichen Lagerung besteht darin, dass Winkelfehler des Trägersystems einfach egalisiert werden und somit eine spannungsfreie Montage gewährleistet ist. Diese Lagerung verringert die wirkenden Spannungen des Solarmoduls im Haltebereich. Die rahmenslosen Solarmodule sind mit einem Mindestabstand zwischen den Modulen befestigt, so dass die Solarmodule unabhängig voneinander beweglich sind.
Besonders vorteilhaft erfolgt die Anordnung der rahmenlosen Solarmodule durch die Montage von Verbindern. Ein Ausführungsbeispiel ist der Kreuz-Verbinder, der mit seinen vier Auslegern eine 4-Weg-Verbindungsbrücke zur Verbindung der Solarmodule mit dem Profilträger herstellt. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist der Quer-Verbinder, der mit seinen zwei Auslegern eine 2-Weg-Verbindungsbrücke zur Verbindung der beidseitig angeordneten Solarmodule mit dem Profilträger herstellt. In den Auslegern sind Bohrungen eingebracht, in denen die Gewindebolzen der Punkthalter montiert sind. Die Federn sitzen dabei an den Punkthaltern, so dass jedes Solarmodul unabhängig voneinander beweglich ist. Die Verbinder sind an den Profilträgern angeschweißt oder angeschraubt. Diese Konstruktion ermöglicht den Verbund von mehreren rahmenlosen Solarmodulen an beiden Seiten eines gemeinsamen Profilträgers, wodurch sich die Anzahl der Profilträger im Trägersystem der Photovoltaikanlage kostengünstig verringert.
Die Länge des Gewindebolzens dient der Einhaltung des Abstandes zwischen den Solarmodulen und dem Trägersystem, wodurch eine gute Auflagesituation des Glas-Glas-Moduls sichergestellt wird. Bei Dächern und Fassaden sorgt der Abstand zur Unterkonstruktion für eine Hinterlüftungsebene der Solarmodule, wodurch sich der Wirkungsgrad von kristallinen Silizium-Solarzellen verbessert und höhere Energieerträge erwirtschaftet werden.
Glas-Glas-Module zeichnen sich durch hohe mechanische Stabilität und höchste Resistenz gegenüber Umwelteinflüssen aus. Deshalb können diese Module vorteilhaft bei Hallen mit Tierhaltung eingesetzt werden, da die Dächer dieser Hallen nicht gasdicht sind die Solarmodule somit den Ammoniak-Emissionen aus der landwirtschaftlichen Tierhaltung ausgesetzt sind. Bei konventionellen Solarmodulen wird durch das Ammoniak die Kunststofffolie auf der Rückseite der Module angegriffen.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist beispielhaft in den Figuren dargestellt.
1 zeigt eine Anordnung mehrerer Solarmodule (2) mit Punkhaltern (4) in Draufsicht
2 zeigt aneinandergrenzende Solarmodule (2) in Draufsicht, wobei die Punkthalter (4) auf einen Kreuz-Verbinder (11) befestigt sind
3 zeigt aneinandergrenzende Solarmodule (2) in Draufsicht, wobei die Punkthalter (4) auf einen Quer-Verbinder (11) befestigt sind
4 zeigt die Anordnung von Punkhaltern (4) von zwei benachbarten Solarmodulen (2) im Querschnitt in seitlicher Sicht
In 1 ist eine Anordnung mehrerer rahmenloser Solarmodule (2) in Draufsicht dargestellt. Das Trägersystem der Photovoltaikanlage (1) ist aus senkrechten und waagerechten Profilträgern (3) zusammengesetzt. Jedes Glas-Glas-Solarmodul (2) ist mit vier Punkthaltern (4), die an der Unterseite in den Ecken des Solarmoduls (2) angeklebt sind, mit den Profilträgern (3) verbunden. Dabei wird ein Spalt zwischen den Solarmodulen (2) eingehalten, so dass jedes Modul unabhängig voneinander beweglich ist.
In 2 sind vier aneinandergrenzende Solarmodule (2) in Draufsicht dargestellt. Jeweils ein Punkthalter (4) eines Solarmoduls (2) ist auf einem Kreuz-Verbinder (11) montiert. In den vier Auslegern des Kreuz-Verbinders (11) sind Löcher gebohrt, in denen die vier Punkthalter (4) befestigt sind. Der Kreuz-Verbinder (11) ist am gemeinsamen Profilträger (3) angeschweißt oder angeschraubt.
In 3 sind zwei aneinandergrenzende Solarmodule (2) in Draufsicht dargestellt. Jeweils ein links vom Profilträger angeordneter Punkthalter (4) und ein rechts vom Profilträger angeordneter Punkthalter (4) sind auf einem Quer-Verbinder (11) montiert. In den beiden Auslegern des Quer-Verbinders (11) sind Löcher gebohrt, in denen die beiden Punkthalter (4) befestigt sind. Die Quer-Verbinder (11) sind am gemeinsamen Profilträger (3) angeschweißt oder angeschraubt.
In 4 ist eine Anordnung von zwei Punkhaltern (4) von zwei benachbarten rahmenlosen Solarmodulen (2) im Querschnitt in seitlicher Sicht dargestellt. Die Solarmodule (2) sind mit einem Mindestabstand zueinander montiert. Dadurch wird ein Spalt zwischen den Solarmodulen (2) eingehalten und sie können sich nie berühren. Es sind Glas-Glas-Module dargestellt, die eine sonnenzugewandte Frontglasscheibe und eine trägersystemzugewandte Rückglasscheibe haben, die am Rand mit Harz vergossen sind. Zwischen beiden Glasscheiben sind die Solarzellen angeordnet. Jeder Punkthalter (4) ist mit Kunststoff oder Silikon Klebstoffen am Solarmodul (2) angeklebt, wobei sich eine Klebefuge (4) zwischen den beiden Oberflächen ausbildet. Der Klebestofftyp und die Form der Klebefuge (4) bestimmen die Eigenschaften der Klebeverbindung bei Momenten- und Querkraftbeanspruchungen. Der Punkhalter ist mit einem innenliegenden Gewinde ausgestattet, in das der Gewindebolzen (6) eingeschraubt wird. Diese Verbindung ist zusätzlich mit einer Kontermutter gesichert. In den Profilträger (3) sind Löcher eingebohrt, die mit einer unteren Scheibe (8), einer oberen Scheibe (8) und einer Abstandhülse (9) zu einem beweglichen Lager ausgestattet sind. Jeder Gewindebolzen (6) wird mit einer Feder (10) zwischen dem Punkthalter (4) und dem Profilträger (3) ausgestattet, bevor er in die Bohrung des Profilträgers (3) eingeführt wird und dort mit einer Mutter (7) verschraubt wird.

1: Photovoltaikanlage
2: Solarmodul
3: Profilträger
4: Punkthalter
5: Klebefuge
6: Gewindebolzen
7: Mutter
8: Scheibe
9: Abstandshülse
10: Feder
11: Verbinder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0525225 A1 [0004]

Claims

Anordnung einer Halterung von rahmenlosen Solarmodulen (2), die mit Punkthaltern (4) auf einem Trägersystem, das aus waagerechten und senkrechten Profilträgern (3) zusammengefügt ist, befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Punkthalter (4) ohne Durchdringung des Solarmoduls (2) an der Unterseite des Solarmoduls befestigt sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Punkthalter (4) aus Edelstahl hergestellt sind.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Punkhalter (4) mit einem innen liegenden Gewinde für Gewindebolzen (6) ausgestattet sind.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebolzen (6) in die Punkthalter (4) eingeschraubt sind und an Bohrungen in den Profilträgern (3) befestigt sind.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Federn (10) auf den Gewindebolzen (6) zwischen dem Punkthalter (4) und dem Profilträger (3) angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Punkthalter (4) zwängungsfrei in den Profilträgern (3) gelagert sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rahmenlosen Solarmodule (2) mit einem Mindestabstand auf den Profilträgern (3) befestigt sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rahmenlosen Solarmodule (2) als Glas-Glas-Module hergestellt sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Punkthalter (4) geklebt sind mittels Klebefugen (5) aus Kunststoff- oder Silikon-Klebstoffen.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarmodule (2) mit vier oder mehr Punkthaltern (4) befestigt sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Punkthalter (4) von aneinandergrenzenden Solarmodulen (2) auf einem Verbinder (11) montiert sind, der auf einem gemeinsamen Profilträger (3) befestigt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilträger (3) als Doppel-T-Träger oder U-Träger ausgeführt sind.