DE202011003534U1

DE202011003534U1 - Rahmenprofil für ein Solarmodul und Solarmodul

Info

Publication number: DE202011003534U1
Application number: DE202011003534U
Authority: DE
Original assignee: Schott Solar AG
Current assignee: Ecoran GmbH
Priority date: 2011-03-04
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2021-03-05

Abstract

Hohlraumfreies Rahmenprofil (1) für ein Solarmodul, wobei das Querschnittsprofil ein erstes, oberes C-förmiges Teilsegment (2) zur Aufnahme eines plattenförmigen Laminates, ein zweites, mittleres C-förmiges daran anschließendes Teilsegment (3) zur Aufnahme eines Montagewinkels, sowie ein drittes unten daran anschließendes Teilsegment (4), welches den rückseitigen Abschluss bildet, umfasst,
wobei die drei Teilsegmente (2, 3, 4) eine gemeinsame Außenwand (5) mit einer Außenfläche (6) aufweisen, welche sich über die gesamte Höhe der drei Teilsegmente (2, 3, 4) erstreckt und eine Wanddicke d von 1,7 bis 2,5 mm aufweist,
und wobei das Profil eine Höhe h von 37 mm oder weniger aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rahmenprofil für ein Solarmodul sowie ein Solarmodul.
Solarmodule weisen für die Aufdachmontage oder auch Freifeldmontage im Allgemeinen einen Rahmen zur mechanischen Stabilisierung, zum Kantenschutz und zur Montage auf. Der Rahmen muss dem Modul eine ausreichende Stabilität verleihen, damit dieses auch bei hohen Wind- oder Schneelasten nicht beschädigt wird. Auf der anderen Seite soll der Rahmen aus statischen Gründen und auch zur Kostenreduzierung ein möglichst geringes Gewicht aufweisen. Neben dem Gewicht ist auch die Bauhöhe des Rahmens von großer Bedeutung. Ein Rahmen mit einer größeren Bauhöhe weist in der Regel eine höhere Biegefestigkeit auf, die das in dem Rahmen befindliche Laminat vor zu hohen Durchbiegungen und Spannungen schützt. Auf der anderen Seite weist ein Rahmen größerer Bauhöhe den Nachteil höherer Transportkosten und Lagerkosten auf, da weniger Solarmodule in einer Verpackungseinheit verpackt werden können. Es ist zu berücksichtigen, dass sich die Modulflächen in den letzten Jahren stetig vergrößert haben und inzwischen durchaus in einem Bereich von 1 bis 2 m² liegen können.
In der Regel wird ein Rahmen eines Solarmoduls aus vier Abschnitten eines Rahmenprofils zusammengesetzt, welche an den Ecken des Solarmodul direkt oder über Eckverbindungsstücke miteinander verbunden werden. Bei dem Rahmenprofil kann es sich beispielsweise um ein Strangpressprofil handeln. Als Material des Rahmenprofils kommen dabei aufgrund der geringen Dichte und der Korrosionsbeständigkeit bevorzugt Aluminium oder Aluminium-haltige Legierungen zum Einsatz.
Aus der DE 201020008264 sind ferner Profile mit einer Ausnehmung zur Aufnahme eines L-förmigen Winkels bekannt, welcher die orthogonale Montage des Rahmens aus Einzelabschnitten vereinfacht.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise aus der WO 2008/157201 ein Hohlkammerprofil aus Aluminium bekannt. Hohlkammerprofile sind jedoch in der Herstellung im Gegensatz zu hohlkammerfreien Profilen relativ aufwändig und daher teurer. Desweiteren kann in den Hohlräumen eingeschlossene Feuchtigkeit in Verbindung mit Frost zu einer Eisbildung in den Hohlräumen und zu einem Aufplatzen eines Hohlkammerprofiles führen.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines hohlkammerfreien Aluminiumprofils für ein großflächiges Solarmodul, welches eine möglichst geringe Bauhöhe aufweist, und bei einem möglichst geringen Gewicht je Längeneinheit eine ausreichende Stabilität eines Solarmoduls gewährleistet. Aufgabe der Erfindung ist weiterhin die Bereitstellung eines entsprechenden Solarmoduls.
Die Aufgabe wird gelöst durch die unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Das erfindungsgemäße Querschnittsprofil des erfindungsgemäßen hohlraumfreien Rahmenprofils für ein Solarmodul umfasst ein erstes, oberes C-förmiges Teilsegment zur Aufnahme eines plattenförmigen Laminates, ein zweites, mittleres C-förmiges daran anschließendes Teilsegment zur Aufnahme eines Montagewinkels, sowie ein drittes unten daran anschließendes Teilsegment, welches den rückseitigen Abschluss bildet, wobei die drei Teilsegmente eine gemeinsame Außenwand aufweisen, welche sich über die gesamte Höhe der drei Teilsegmente erstreckt und eine Wanddicke d von 1,7 bis 2,5 mm aufweist und wobei das Profil eine Höhe h von 37 mm oder weniger aufweist.
Die gemeinsame Außenwand weist bevorzugt eine im Wesentlichen plane Außenoberfläche auf. Hiervon ausgenommen sind jedoch die Kanten des Profils, welche auch facettiert oder verrundet sein können.
Das Rahmenprofil kann beispielsweise eine Aluminium-haltige Legierung und bevorzugt AlMgSi 0,5 F22 gemäß EN 755 umfassen.
Das erfindungsgemäße Rahmenprofil kann ein Gewicht je Länge von weniger als 0,65 kg/m, vorzugsweise weniger als 0,62 kg/m aufweisen.
Das erfindungsgemäße Rahmenprofil kann ein Querschnittsfläche von 275 mm² oder weniger und vorzugsweise 225 mm² oder weniger aufweisen.
Ein mit dem Rahmenprofil gefertigtes Solarmodul einer Fläche von mindestens 1,4 m² und einem Verhältnis der Modullänge zur Modulbreite von 1 bis 1,7 weist eine gemäß IEC 61646 gemessene mechanische Druckbelastbarkeit von 6 kN/m² oder mehr und eine mechanische Zugbelastbarkeit von 2,5 kN/m² oder mehr auf.
Bevorzugt weist das erste, obere C-förmige Teilsegment einen oberen Schenkel sowie einen dazu parallelen unteren Schenkel zur Aufnahme des Laminates mit einem Abstand der Schenkel von 5 mm bis 8 mm auf, wobei die Schenkel von der Außenoberfläche aus gemessen eine Länge von 10 mm bis 15 mm, bevorzugt 12 mm bis 14 mm, aufweisen.
Bevorzugt weist das zweite C-förmige Teilsegment einen oberen Schenkel sowie einen dazu parallelen unteren Schenkel auf, welche an ihren Ende je einen zum anderen Schenkel verlaufenden hakenförmigen Abschnitt aufweisen und gemeinsam einen offenen Kanal zur Aufnahme eines Montagewinkels ausbilden. Der Kanal ist bevorzugt so ausgebildet, dass er einen Schenkel eines Montagewinkels mit im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit einer Dicke von 3 mm bis 5 mm und einer Höhe von 8 mm bis 15 mm, bevorzugt 9 mm bis 12 mm, formschlüssig aufnehmen kann.
Das dritte Teilsegment weist bevorzugt einen Schenkel einer Dicke von 1,5 bis 2,5 mm und einer Länge von 20 bis 30 mm, bevorzugt 23 mm bis 27 mm auf.
Zwischen dem unteren Schenkel des ersten, oberen Teilsegmentes und dem oberen Schenkel des mittleren Teilsegmentes kann in einer bevorzugten Ausführungsform ein zur Modulmitte offener Schraubkanal zur Verschraubung der Profilabschnitte an den Ecken des Solarmoduls angeordnet sein.
Ebenso kann zwischen dem unteren Schenkel des mittleren Teilsegmentes und dem Schenkel des dritten, unteren Teilsegmentes ein zur Modulmitte offener Schraubkanal zur Verschraubung der Profilabschnitte an den Ecken des Solarmoduls angeordnet sein.
Die derartig angeordneten Schraubkanäle tragen zur Stabilisierung des unteren Schenkels des ersten, oberen Teilsegmentes und zur Stabilisierung des Schenkel des dritten, unteren Teilsegmentes bei. Auch die Schraubkanäle selbst werden durch die angrenzenden Schenkel stabilisiert, so dass es nicht zu einer Aufweitung des Schraubkanals kommen kann.
In der Außenoberfläche der Außenwand können eine oder mehrere Nuten angeordnet sind. Diese sollten jedoch eine Tiefe von 0,3 mm nicht überschreiten, da die Stabilität des Rahmens dann nicht sichergestellt ist.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Solarmodul, welches ein Rahmenprofil gemäß den vorhergehenden Ansprüchen und ein Laminat umfasst.
Bei dem Laminat kann es sich um eine Glas-Glas-Laminat oder auch um ein Glas-Folien-Laminat handeln, wobei die Laminate jeweils eine erste Glasscheibe umfassen, in eine Einbettfolie eingebettete Solarzellen sowie eine Rückseitenverkapselung, welche im Falle des Glas-Glas-Laminat ebenfalls eine Glasscheibe umfasst und im Falle eines Glas-Folie-Laminats eine Folie umfasst. Bei den photovoltaischen Zellen kann es sich beispielsweise um mono- oder polykristalline Solarzellen handeln, ebenso kann es sich auch um Dünnschichtsolarzellen handeln, welche z. B. auf einem der Glasscheiben als Substrat angeordnet sind.
Bevorzugt umfasst das Laminat eine erste Glasscheibe, photovoltaische Zellen, ein Einbettmaterial und eine zweite Glasscheibe, wobei die erste oder die zweite Glasscheibe eine Dicke von mindestens 3 mm aufweist und gehärtet ist. Bei dem Einbettmaterial kann es sich zum Beispiel um EVA (ethylen vinyl acetat) handeln.
Das Laminat wird in dem ersten, oberen Teilsegment des Rahmenprofils aufgenommen, wobei beidseitig des Laminates ein Klebeband einer Breite von 10 mm und einer Dicke von 0,1 mm bis 1,5 mm angeordnet sein kann. Das Klebeband bewirkt vorteilhaft eine feste Verbindung von Laminat und Modulrahmen, so dass das Laminat sich innerhalb der Aufnahme nicht verschieben kann und selbst zu einer Versteifung beiträgt.
Das Solarmodul weist bevorzugt eine Fläche von mindestens 1,4 m², ein Verhältnis der Modullänge zur Modulbreite von 1 bis 1,7, eine gemäß IEC 61646 gemessene Druckbelastbarkeit von 6 kN/m² oder mehr und eine gemäß IEC 61646 gemessene Zugbelastbarkeit von 2,5 kN/m² oder mehr auf. Die Länge kann beispielsweise 1300 mm betragen und die Breite 1100 mm. Ebenso kann die Länge 1680 mm und die Breite 990 mm betragen.
Besonders bevorzugt umfasst ein Solarmodul an den längeren Längsseiten ein Rahmenprofil mit jeweils zwei Schraubkanälen und an den kürzeren Querseiten ein Rahmenprofil ohne Schraubkanäle.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft an den folgenden 1 und 2 erläutert:
1: Querschnitt eines erfindungsgemäßen Rahmenprofils in einer ersten Ausführungsform mit Schraubkanälen
2: Querschnitt eines erfindungsgemäßen Rahmenprofils in einer zweiten Ausführungsform ohne Schraubkanäle
Der Querschnitt des Rahmenprofils (1) in 1 umfasst ein oberes Teilsegment (2), ein mittleres Teilsegment (3) und ein unteres Teilsegment (4). Die Teilsegmente weisen in dem Ausführungsbeispiel eine gemeinsame Außenwand einer Höhe h von 35 mm und einer Wandstärke d von 2 mm auf. Das oberste Teilsegment (2) zur Aufnahme eines plattenförmigen Laminates umfasst einen oberen Schenkel (21), welcher an seinem Ende eine Facette aufweist, sowie einen unteren Schenkel (22), welcher in einem Abstand von 5,5 mm angeordnet ist. Das zweite Teilsegment (3) umfasst ebenfalls einen oberen Schenkel (31) und einen unteren Schenken (32), wobei an den Enden dieser beide Schenkel je ein hakenförmiges Element (33, 34) angeordnet ist, so dass ein Schenkel eines Montagewinkels mit einem rechteckigen Querschnittsprofil einer Höhe von 11,5 mm und einer Höhe von 4 mm formschlüssig aufgenommen werden kann. Das dritte Teilsegment umfasst einen Schenkel (41), welcher sich senkrecht zur Außenfläche (6) zur Modulinnenseite erstreckt und eine Länge von 24 mm aufweist. Zwischen dem ersten (2) und dem zweiten (3) Teilsegment sowie zwischen dem zweiten (3) und dritten (4) Teilsegment sind offene Schraubkanäle (29, 39) mit einem Durchmesser von 3,4 mm angeordnet, die der Verschraubung der Profile an den Modulecken dienen und welche ebenfalls zur Stabilität beitragen. Die gemeinsame Außenwand der drei Teilsegemente ist an der oberen und unteren Außenkante facettiert.
Der Querschnitt des Rahmenprofils (1) in 2 entspricht weitgehend dem in 1 dargestellten Beispiel. Es weist jedoch keine Schraubkanäle auf und ist geringfügig leichter.
Das erfindungsgemäße Rahmenprofil zeichnet sich bei einer geringen Bauhöhe durch eine sehr hohe Festigkeit und ein sehr geringes Gewicht je Länge aus. Aufgrund der geringen Bauhöhe weisen mit dem Rahmenprofil hergestellt Solarmodule einen geringen Platzbedarf auf, so dass eine hohe Anzahl von Solarmodulen je Verpackungseinheit und im Verhältnis zu konventionellen Profilen geringe Lager- und Transportkosten erreicht werden. Die Montage kann vorteilhaft mit aus dem Stand der Technik bekannten Montagewinkeln durchgeführt werden, welche das Modul auch nach dem Verschrauben stabilisieren.
Bezugszeichenliste

1: Rahmenprofil
2: Erstes, oberes Teilsegment
3: Zweites, mittleres Teilsegment
4: Drittes, unteres Teilsegment
5: Außenwand
6: Außenoberfläche
21: Oberer Schenkel des ersten, oberen Teilsegmentes
22: Unterer Schenkel des ersten, oberen Teilsegmentes
29: Schraubkanal
31: Oberer Schenkel des zweiten, mittleren Teilsegmentes
32: Unterer Schenkel des zweiten, mittleren Teilsegmentes
33: Hakenförmiger Abschnitt des oberen Schenkels des zweiten Teilsegmentes
34: Hakenförmiger Abschnitt des unteren Schenkels des zweiten Teilsegmentes
35: Kanal zur Aufnahme eines Montagewinkels
39: Schraubkanal
41: Schenkel des zweiten, mittleren Teilsegmentes

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

DE 201020008264 [0004]
WO 2008/157201 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

EN 755 [0010]
IEC 61646 [0013]
IEC 61646 [0025]
IEC 61646 [0025]

Claims

Hohlraumfreies Rahmenprofil (1) für ein Solarmodul, wobei das Querschnittsprofil ein erstes, oberes C-förmiges Teilsegment (2) zur Aufnahme eines plattenförmigen Laminates, ein zweites, mittleres C-förmiges daran anschließendes Teilsegment (3) zur Aufnahme eines Montagewinkels, sowie ein drittes unten daran anschließendes Teilsegment (4), welches den rückseitigen Abschluss bildet, umfasst, wobei die drei Teilsegmente (2, 3, 4) eine gemeinsame Außenwand (5) mit einer Außenfläche (6) aufweisen, welche sich über die gesamte Höhe der drei Teilsegmente (2, 3, 4) erstreckt und eine Wanddicke d von 1,7 bis 2,5 mm aufweist, und wobei das Profil eine Höhe h von 37 mm oder weniger aufweist.
Rahmenprofil gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Rahmenprofil eine Aluminium-haltige Legierung und bevorzugt AlMgSi 0,5 F22 gemäß EN 755 umfasst.
Rahmenprofil gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei das Rahmenprofil ein Gewicht je Länge von weniger als 0,65 kg/m, vorzugsweise weniger als 0,62 kg/m aufweist.
Rahmenprofil gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei das Rahmenprofil ein Querschnittsfläche von 275 mm² oder weniger und vorzugsweise 225 mm² oder weniger aufweist.
Rahmenprofil gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei ein mit dem Rahmenprofil gefertigtes Solarmodul einer Fläche von mindestens 1,4 m² und einem Verhältnis der Modullänge zur Modulbreite von 1 bis 1,7 eine gemäß DIN EN 61646 gemessene mechanische Druckbelastbarkeit von 6 kN/m² oder mehr und eine mechanische Zugbelastbarkeit von 2,5 kN/m² oder mehr aufweist.
Rahmenprofil gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei das erste, obere C-förmige Teilsegment (2) einen oberen Schenkel (21) sowie einen dazu parallelen unteren Schenkel (22) zur Aufnahme des Laminates mit einem Abstand der Schenkel von 5 mm bis 8 mm aufweist, wobei die Schenkel (21, 22) von der Außenoberfläche (6) aus gemessen eine Länge von 10 mm bis 15 mm, bevorzugt 12 mm bis 14 mm, aufweisen.
Rahmenprofil gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei das zweite C-förmige Teilsegment (3) einen oberen Schenkel (31) sowie einen dazu parallelen unteren Schenkel (32) aufweist, welche an ihren Ende je einen zum anderen Schenkel verlaufenden hakenförmigen Abschnitt (33, 34) aufweisen und gemeinsam einen offenen Kanal (35) zur Aufnahme eines Montagewinkels ausbilden.
Rahmenprofil gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Kanal (35) einen Schenkel eines Montagewinkels mit im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit einer Dicke von 3 mm bis 5 mm und einer Höhe von 8 mm bis 15 mm, bevorzugt 9 mm bis 12 mm, formschlüssig aufnehmen kann.
Rahmenprofil gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei das dritte Teilsegment (4) einen Schenkel (41) einer Dicke von 1,5 bis 2,5 mm und einer Länge von 20 bis 30 mm, bevorzugt 23 mm bis 27 mm aufweist.
Rahmenprofil gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei zwischen dem unteren Schenkel des ersten, oberen Teilsegmentes (22) und dem oberen Schenkel des mittleren Teilsegmentes (31) ein zur Modulmitte offener Schraubkanal (29) zur Verschraubung der Profilabschnitte an den Ecken des Solarmoduls angeordnet ist.
Rahmenprofil gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei zwischen dem unteren Schenkel des mittleren Teilsegmentes (32) und dem Schenkel des dritten, unteren Teilsegmentes (41) ein zur Modulmitte offener Schraubkanal (39) zur Verschraubung der Profilabschnitte an den Ecken des Solarmoduls angeordnet ist.
Rahmenprofil gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei in der Außenoberfläche eine oder mehrere Nuten angeordnet sind.
Solarmodul umfassend ein oder mehrere Abschnitte eines Rahmenprofils gemäß den vorhergehenden Ansprüchen und ein Laminat, wobei das Laminat eine erste Glasscheibe, photovoltaische Zellen, ein Einbettmaterial und eine zweite Glasscheibe umfasst, wobei die erste oder die zweite Glasscheibe eine Dicke von mindestens 3 mm aufweist und gehärtet ist.
Solarmodul nach Anspruch 13, welches eine Fläche von mindestens 1,4 m² und ein Verhältnis der Modullänge zur Modulbreite von 1 bis 1,7, eine gemäß IEC 61646 gemessene Druckbelastbarkeit von 6 kN/m² oder mehr und eine gemäß IEC 61646 gemessene Zugbelastbarkeit von 2,5 kN/m² oder mehr aufweist.
Solarmodul nach den Ansprüchen 13 bis 14 mit zwei längeren Längsseiten und zwei kürzeren Querseiten, wobei das an den längeren Längsseiten verwendete Rahmenprofil jeweils zwei Schraubkanäle gemäß den Ansprüchen 10 und 11 umfasst und das an den kürzeren Querseiten verwendete Rahmenprofil keine Schraubkanäle aufweist.