DE202011103307U1

DE202011103307U1 - Vorrichtung zur Drehung einer Trägerstruktur um eine Hauptachse für den Einsatz in einer mit planaren Elementen oder Flachen ausgestalteten Anlage. insbesondere einer Solaranlage

Info

Publication number: DE202011103307U1
Application number: DE202011103307U
Authority: DE
Original assignee: IMO Holding GmbH
Current assignee: IMO Holding GmbH
Priority date: 2011-06-06
Filing date: 2011-06-06
Publication date: 2012-01-09
Anticipated expiration: 2021-06-07

Abstract

Vorrichtung (10) zur Drehung einer Trägerstruktur (13) um eine Hauptachse (HA) für den Einsatz in einer mit planaren Elementen (2) oder Flächen (2) ausgestatteten Anlage, insbesondere mit Solarpanelen oder PV-Modulen als planare Elemente oder Flächen, welche besteht aus einem feststehenden Teil und einem mittels der Vorrichtung (10) verstellbaren Teil, insbesondere wobei diese Vorrichtung (10) die Anlage in einer Achse, vorzugsweise in etwa einer horizontalen Achse, rotatorisch zu verstellen geeignet ist und so den Elevationswinkel (Ω) ändert, gekennzeichnet dadurch, dass die Vorrichtung (10) zur Drehung ausgeführt ist als mindestens eine Schwenkeinheit (10), wobei jede Schwenkeinheit (10) zwei zueinander konzentrische, ringförmige Strukturen (19; 21) umfasst, welche aneinander gelagert und zur gegenseitigen Relativverstellung mit mindestens einem Antrieb (15) gekoppelt oder koppelbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur einachsigen Verstellung/Drehung einer Trägerstruktur um eine Hauptachse für den Einsatz in einer mit planaren Elementen oder Flächen ausgestatteten Anlage, insbesondere einer Solaranlage, gemäß den Schutzansprüchen. Die Erfindung besonders charakterisierend sind jeweils die kennzeichnenden Merkmale.
Seit langer Zeit interessieren sich Techniker und Ingenieure weltweit ernsthaft für Systeme, mit denen die Energie der Sonnenstrahlen aufgefangen und technisch nutzbar gemacht werden können. Etwa seit dieser Zeit existieren entsprechende Patentdokumente und Literatur zu diesen Ideen. Im Allgemeinen ist die technische Nutzbarmachung von Sonnenenergie aber erst in den letzten Dekaden effizient geworden, vor Allem auch dadurch, dass entsprechend effiziente Komponenten (vor Allem Photovoltaik) zur Aufnahme und Wandlung der von den elektromagnetische Wellen in Form von Licht- oder Sonnenstrahlen übermittelten Energie zur Verfügung stehen.
Während vor mehr als 20 Jahren die Technologie zur Nutzbarmachung der Sonnenstrahlung für Umwandlung von Wärme in elektrische Energie im Wesentlichen darin bestand, möglichst gute Reflektoren und Spiegelapparaturen oder auch parabolische Anordnungen geeignet auf gewisse Punkte zu konzentrieren („zu fokussieren”), um dort, zumeist im Brennpunkt solcher Spiegelapparaturen, die Energie zu bündeln und konzentriert nutzen zu können, beispielsweise durch Erhitzung von zentral aufgestellten Medienbehältern („Verdampfung und Prinzip der Krafterzeugung durch Heißdampf”) und anschließender generatorischer Wandlung, so hat sich vor Allem in den etwa letzten 20 Jahren die Technologie zur Nutzbarmachung der Sonnenstrahlung schwerpunktmäßig darauf gestützt, die immer effizienter gewordenen Solarpanele, auch in Form von flachen Sonnenkollektoren, genannt auch Solar/Photovoltaikmodule (Abk.: „PV”) oder Solarzellen, zu verwenden. Standardgemäß werden heute leistungsfähigere kristalline PV-Module oder auch PV-Dünnschichttechnologiemodule verwendet.
Ein wesentlicher Kern der Ideen zur Nutzbarmachung der Sonnenstrahlung war stets die Ausrichtung der Trägerapparaturen für Energie aufnehmende Einheiten (wie Reflektoren, Spiegelapparaturen, Parabolanordnungen, Solarpanele, Solarzellen, PV-Module, etc.) nach dem Stand der Sonne und zwar so, dass möglichst eine maximale Ausbeute an Sonnenstrahlen auf die Energie aufnehmende Einheit auftrifft. Die Solar-/Sonnenenergie aufnehmende Einheit wird dabei häufig von einem Trägersystem gehalten und in weiterentwickelten Anwendungen auch dem Sonnenstand nachgeführt. Aktuell handelsübliche und im Einsatz befindliche Nachführsysteme für solare Anwendungen, die es ermöglichen, Geräte zur Absorption von elektromagnetischen Strahlen, insbesondere Sonnenstrahlen, einer Bahn entsprechend auszurichten, können einachsig oder zweiachsig ausgeführt sein.
Es ist bei einachsig nachgeführten Systemen grundlegend möglich, die Gesamtanordnung nur in einer Ebene (etwa vertikal, auch „Elevation” genannt oder horizontal, auch „Azimut” genannt) nachzuführen. Es ist bei zweiachsig nachgeführten Systemen grundlegend möglich, die Gesamtanordnung in vertikaler und horizontaler Richtung (also in Elevation und Azimut) nachzuführen. So zeigt gemäß den Definitionen im aktuellen Stand der Technik also ein einachsig in vertikaler Richtung nachgeführter Sonnenkollektor bei 0° Azimut direkt gegen Süden, sodass die Sonnenstrahlen von Süden her auf die Energie aufnehmende Einheit auftrifft, bei beispielsweise –90° direkt gegen Ostausrichtung, bei beispielsweise –45° direkt gegen Südostausrichtung, bei beispielsweise +45° direkt gegen Südwestausrichtung und bei beispielsweise direkt gegen +90° Westausrichtung.
Man unterscheidet ein- und zweiachsige Solarsysteme/Solaranlagen. Lediglich zweiachsig nachgeführte Sonnenkollektorensysteme (engl.: „Tracker”) sind in der Lage, eine Bahn, beispielsweise die nicht lineare Bahn des Sonnenstandes relativ zu einem festen Ortspunkt auf der Erde, zu beschreiben und nachzuführen. Nachteilig bei solchen zweiachsig nachgeführten Systemen sind die höheren Kosten solcher Systeme, im Vergleich zu den einachsig nachgeführten Systemen.
Bei der einachsigen Photovoltaik Nachführung folgt das Modulfeld der Sonne nur horizontal nach dem Anstellwinkel der Sonne (Elevation) oder vertikal nach der Sonnenbahn (Azimut). Zweiachsige Tracker können beides und haben daher die höchste Energieausbeute, weil sie jeden x-beliebigen Punkt am Himmel anvisieren können. Ein einachsig nachgeführtes System hat gegenüber einer fest Richtung Süden montierten Anlage Ertragsvorteile von bis zu 30%. Zweiachsig nachgeführte PV-Tracker können bei einer optimal ausgelegten Anlage sogar bis zu 45% Mehrertrag erreichen, ...” (Quelle: Photovoltaikweb [2011]).
Solche zweiachsigen „Solar Tracker”, die es ermöglichen, Geräte einer bogenförmigen Bahn entsprechend auszurichten, werden durch weitere diverse Patentdokumente beschrieben. Solche Nachführungseinrichtungen eignen sich beispielsweise für Solareinrichtungen, wie photovoltaische Wandler, Solarkocher und Heliostaten. Die nachzuführenden Geräte werden dabei im Normalfall um eine vertikale Achse drehbar angeordnet, wobei die erforderliche Kippung um eine horizontale Achse durch mindestens ein Führungsglied zwangsläufig mit der Drehung um die vertikale Achse erreicht wird. Das Führungsglied verbindet den von dem nach geführten Gerät mitbewegten Punkt mit einem festen Punkt.
Die DE2943944 aus dem Veröffentlichungsjahr 1981 beispielsweise beschreibt eine Vorrichtung zum unabhängigen Drehen eines Aggregates um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen, insbesondere zum Nachführen von Sonnenkollektoren, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle einer im Wesentlichen aus einem Gehäuse, einem E-Motor, einem mehrstufigen Planetengetriebe und einer Stirnradstufe bestehenden feststehenden ersten Antriebseinrichtung an einem freien Ende das Gehäuse einer im wesentlichen aus dem Gehäuse, einem E-Motor, einem mehrstufigen Planetengetriebe und einer Stirnradstufe bestehenden drehbaren zweiten Antriebseinrichtung trägt, deren senkrecht zur Abtriebswelle der ersten Antriebseinrichtung gerichtete Abtriebswelle an ihren freien Enden die zu drehenden Aggregate trägt.
Auch japanische Patentdokumente aus den 80er Jahren beschreiben Ideen, in denen durch eine Verstellung einer Apparatur in Elevation die Sonneneinstrahlung möglichst effizient genutzt werden soll. Die Zeichnung zu einer Schrift verwendet ein einachsig linear nachgeführtes System, indem eine Kollektorplatte vertikal nach dem Lauf der Sonne verstellt wird – in der Regel durch ein (elektro)motorisches Nachstellsystem.
Ebenso beschreibt das im Jahr 2004 erteilte Patent EP0114240 , gleichwohl wie der Katalog des entsprechenden Herstellers „Sunpower” vgl. Quelle: SUNPOWER [2011] ein einachsig linear nachgeführtes System, das dem System aus der bereits oben genannten japanischen JP60042555 sehr ähnlich zu sein scheint: Darin beschrieben wird eine Solaranlagenkollektoranlage und Tracker mit mindestens einem Nord-Südorientierten Torsionsrohr, welcher eine Reihe von flachen, rechteckigen Sonnenkollektoren trägt. Eine horizontale Schubstange kann mehrere Reihen von Solarkollektoren verfahren.
Letztlich beschreibt aktuelle Masterthesis aus 2010 (Quelle: Lindberg, Mäki [2010]) in überschlägiger Weise die derzeitigen Entwicklungen und auf dem Solarmarkt, mit Hinblick auf eine mögliche Weiterentwicklung eines zweiachsigen „Twin Tracker Solar Tracker” Konzeptes der Firma SKF, mit einer sehr detaillierten Beschreibung der Ausführungsform dieses zweiachsig linear angetriebenen Nachführungssystems (Quelle: Lindberg, Mäki [2010], S. 39 ff). Im Rahmen dieses Dokumentes wird dargestellt (Quelle: Lindberg, Mäki [2010], S. 1 sowie S. 92 ff.), dass es Salaranlagensysteme in Form vieler Lösungen gäbe, unter Anderem mit einem Schwenkantrieb, welcher in der Regel zur Durchführung der Azimutbewegung eingesetzt wird ...
”.. On today's market there is a vast amount of companies selling and manufacturing trackers, both dual and single axis versions ranging from 5 m2 up to 400 m2. So the market supply of tracker can be said to be quite large. ... the dual axis tracker using a slewing ring for azimuth motion and a linear actuator in the elevation direction. ...”
Es wird beschrieben (S. 94) dass Schwenktriebe für (in Fundament-/Bodennähe) in der Mitte des Tracker Pylons angebracht werden, um die Azimutbewegung des Trackers bzw. der Trägerapparatur zu realisieren. Dies sei notwendig, um Kollisionen) mit rotierenden Panelen zu vermeiden.
”.. The slewing drive has the advantages that it is a proven solutions that customers are used to see in a tracker as the drive unit for the azimuth movement. The slewing ring can easily be placed in the middle of the trackers pillar, making sure that there are no Problems with clashes when rotating the Panels. ...”
Gemäß dem weiteren Stand der Technik (vgl.: Quelle: PVGIS [2011]) existieren aber nicht nur nachgeführte Systeme, wie oben beschrieben, sondern Sonnenkollektoren finden sich als Ausprägung der möglichen Montageoptionen (engl.: „mounting position”) in allgemeiner Regel entweder als freistehende (engt.: „free standing”) oder gebäudeintegrierte (engl.: „building-integrated”) Solaranlagenkonzepte bzw. PV-Anlagen Konzepte. Es werden dabei auf der einen Seite freistehende Anlagen wie Freilandanlagen inkl. Modulen auf nachgeführten Systemen und auf der anderen Seite Auf- bzw. Indachanlagen, welche fix/fest installiert sind, unterschieden.
Aufdach-Anlagenlosungen auf Carports werden heute ebenfalls gelegentlich gesehen. (Beispiele siehe Quelle: MBMainz [2011] sowie Quelle: Carpotsonline [2011] und Quelle: Solarcarport [2011].) Diese sind jedoch nicht nachgeführt. Teilweise sind neben solchen Carports Strom-Ladesäulen installiert, an denen Strom entnommen werden kann, etwa um beispielsweise Elektrofahrzeuge (gleichzeitig) aufzuladen, siehe Quelle: MBMainz [2011].
Gemäß dem aktuellen Stand der Technik [siehe Quelle: PVGIS [2011] und Quelle: HaWi [2011]] werden Solaranlagen (PV-Anlagen) also gebäudeintegriert (engl.: „building-integrated”) und fest installiert auf den Dachflächen von Gebäuden angebracht. Häufig wird dabei zwischen „Aufdach”- und „Indach”-Systeme (engl.: „building-integrated”) unterteilt. Derartige fest installierte (engl.: „roof-integrated”) Solaranlagen (PV-Anlagen) auf den Dachflächen von Gebäuden verfügen laut heutigem Stand der Technik ebenfalls über keinerlei Nachführung. Als PV-Technologie werden beispielsweise kristalline Module oder Module in Dünnschichttechnologie, oder gar neuartigeren Cadmium-Tellurid (CdTE)-Module, verwendet.
Der bisherige Stand der Technik weist, kurz zusammengefasst, generell die folgenden Merkmale und Nachteile auf:
Zweiachsig nachgeführte Systeme sind teuerer als einachsig nachgeführte Systeme, bringen aber eine erhöhte Ausbeute. Zweiachsig nachgeführte Systeme existieren bis heute nur als Freilandanlagen (engl.: „free standing”).
Aufdach-Anlagenlösungen (engt.: „building-integrated”) auf Carports oder auf Gebäuden sind laut heutigem Stand der Technik nicht nachgeführt und zumeist fest eingebaut.
Generell bieten die bisher vorhandenen einachsig nachführbaren Systeme einen beschränkten Nachführungsbereich, beispielsweise in Elevation, Richtung Ost-West weil eine Nachführung durch lineare Stellglieder durch ihr eigenes Gestänge den Nachführungswinkel auf einen gewissen Bereich einschränkt.
Wenn bei zweiachsig nachgeführten Trägersystemen für Solarpanele oder PV-Module Schwenktriebe verwendet werden, so werden diese stets zur Realisierung der Azimutbewegung verwendet. Die Elevationsbewegung wird stets über eine lineare (An-)triebstufe realisiert.
Alle bisher im Markt erhältlichen Systeme sind stets für eine der folgenden Einsatzgebiete konzipiert: Entweder freistehende „Freilandanlagen” (engl.: „free standing”) oder „Indach”-Systeme (engt.: roof-integrated”) oder aber „Aufdach” gebäudeintegriert (engt.: „building-integrated”). Ein immens großer Nachteil ist es, dass keine Technik der aktuellen Systeme es ermöglicht, eine prinzipiell Anordnung bereitzustellen, die in allen der soeben genannten Einsatzgebieten verwendet werden kann.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Systems liegen in der Behebung der Nachteile durch eine technische Aufgabenstellung, wie im Folgenden beschrieben:
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die genannten bisherigen Nachteile zu lösen und eine einachsig nachgeführte marktfähige und kostengünstige Gesamtkonstruktion vorzuhalten, welche ideal auch als Nachrüstsystem auf bestehenden (landwirtschaftlichen) Nutz- oder Freiflächen verwendet werden kann, aber auch als einachsig nachgeführte Erstausrüstung oder einachsig nachgeführtes Nachrüstsystem auf bestehenden Bauwerken angebracht werden kann. Die genannte Erfindung ist als eine in Elevation einachsige Nachführungseinrichtung konzipiert, die die Nachstellungsbewegung nicht mit linearem Stell- und Antriebsglied realisiert, sondern mit einem Schwenkantrieb, (welcher in der bisherigen Technik nur für azimutale Bewegungen verwendet wird). Die Erfindung ermöglicht es unter Anderem, eine Anordnung bereitzustellen, die in allen der drei genannten Einsatzgebieten (als Freilandanlage, oder Aufdach, oder gebäudeintegriert) verwendet werden kann. Das System ist gerade wegen der möglichst universellen Einsetzbarkeit verhältnismäßig einfach/modular aufgebaut.
Im Folgenden folgt eine kurze Beschreibung der existierenden Vorteile dieser universell einsetzbaren und einfach/modular aufgebauten Erfindung, welche jedoch in allen Ausprägungen einen mit planaren Elementen oder Flächen bestückten Gestellrahmen (Aufnahmestruktur) verwendet, wobei diese über Koppelung mit einer (durch einen Schwenkantrieb) in Drehung versetzte Trägerstruktur in Elevationsrichtung geschwenkt werden kann.
Die Ausprägung der Erfindung (interne Bezeichnung: „Massive Struktur”) sieht die Anwendung der oben genannten Grundelemente in einem System vor, dass durch mindestens eine massive Säule oder Stütze, in der Regel ein Pylon aus Stahl, Stahlbeton, rohrförmiger Gussstahl oder dergleichen ähnlich massive Gestaltung, getragen wird. Diese Säule bzw. dieser Pylon, welcher in dessen Inneren entweder als Hohlkörper (Rohr) oder als Vollmaterial ausgeführt ist, bildet den „Unterbau” und kann mittig, als auch außermittig unter der zu tragenden Aufnahmestruktur angeordnet sein. Auf dieser Säule/Stütze bzw. auf diesem Pylon angebracht und von dieser auf eine mittlere bis große Höhe H gebracht ist mindestens eine Schwenkeinheit montiert, welcher die Drehung einer Trägerstruktur um eine Hauptachse zwecks Realisierung einer Elevationsbewegung ermöglicht. Benötigt wird in dieser Ausprägungsform beispielsweise nur eine Säule oder ein Pylon (umgangssprachlich: „Stütze”) für eine tragende Aufnahmestruktur, die das Tragen einer Gesamtfläche von bis zu 400 m² (definiert durch B·T) ermöglicht. Allgemein gilt: Je massiver die „Stütze” ausgebildet wird, desto mehr Masse darf die Aufnahmestruktur problemlos tragen, ohne dass die Schwenkbarkeit der Aufnahmestruktur und der daran befestigten Elemente oder Module zum Erliegen kommt.
Hinweis: Die Steuerimpulse an die einachsige Verstelleinrichtung zur Realisierung der Elevationsbewegung, also die Drehung einer Trägerstruktur um eine Hauptachse, werden durch eine separate Steuereinrichtung, insbesondere eine elektronische Steuereinrichtung, erzeugt.
Bisherige Freiflächen, etwa Parkplätze, Wiesen- und Feldflächen, Freiflächen vor Geschäften und Supermärkten, können durch die Erfindung nachgerüstet werden. Die Säulen, Pylone, Stützen können in den bisherigen Frei-/Grünstreifen platziert werden. Den Platzverlust von „nutzbarer” Fläche gibt es somit nicht nennenswert oder selbiger wird zumindest minimiert, weil – beispielsweise auf Parkplatzflächen – stets Bereiche existieren, die von vornherein „nicht gepflastert” werden, etwa um eine Beabstandung nebeneinander liegender Parkreihen zu realisieren. In eben diesen „nicht gepflasterten” Frei-/Grünstreifen können die Säulen, Pylone, Stützen aufgestellt werden. Bei guter Planung zur Bebauung des vorhandenen Flächenangebots ergeben sich also fast keine Störung des bisherigen Platzangebotes durch den „Unterbau” (Stütze(n), Pylon(e) oder Säule(n)) der mit der Erfindung ausgestatteten Anlage, denn diese Stützen oder Säulen können mittig ([XΔ] = [XΔ₁] = [XΔ₂] = 0) oder aussermittig unter der durch das System zu tragenden Aufnahmestruktur stehen, und zwar linkerhand 0 ≤ [XΔ₁] ≤ XΔ] oder rechterhand 0 ≤ [XΔ₂] ≤ XΔ] einer gedachten Verbindungslinie aller geometrischen Mittelpunkte.
Diese tolerante Nutzbarkeit des bisherigen Platzangebotes ist in der Praxis ein immenser Vorteil, da bestehende Flächen gut und möglichst zweckerhaltend nachgerüstet werden können.
Zusätzlich zum genannten Vorteil wird bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Anlage eine Nachrüstung der mit der Erfindung ausgestatteten Anlagen auf ausreichend stabilen Dächern, vor Allem Flachdächern oder flachen Gebäuflächen, welche normalerweise nach bisheriger Technik bisher beispielsweise mit fest installierten Solaranlagen zugebaut werden, denkbar und möglich. In einer weiteren Ausgestaltung der Vorteile bieten sich durch den Einsatz von aufgeständerten Anlagen gemäß der Erfindung auch auf leicht geneigten Dächern (Dachgefälle kleiner als 5% bis 10%) an. Die Freifläche auf dem Dach wird somit „in zwei Höhenebenen nutzbar”. In der ersten „Ebene”, etwa in der Höhe zwischen OK G. o. G bis H, gemeint ist also die Fläche des „Verschattungsbereichs” der Anlage, können herkömmliche Gebäudeinstallationen, TGA, Schutzräume, Abstellflächen, et cetera realisiert werden. Die zweite „Ebene” stellt die Nutzbarmachung der Sonnenenergie durch die mit der Erfindung ausgestattete Anlage dar. Bei Installation und Nutzung „herkömmlicher” gebäudeintegrierter Solarpanele würde ein Großteil der gesamten (Dach)freifläche durch die dort installierten gebäudeintegrierten Solarpanelen in Anspruch genommen, es ergäbe sich also die „Nutzbarmachung von nur einer Höhenebene”. Dieses Merkmal drei bietet also praktische Vorteile der zeitgleichen- und mehrfachen Nutzbarmachung von Flächen, und kann somit Kosten sparen da keine zusätzlichen Flächen „gekauft” werden müssen.
Teile, vor Allem nichtbewegte Teile des Unterbaus der mit der Erfindung ausgestatteten Anlage, können multifunktional genutzt werden, etwa als Werbeträger (beispielsweise Werbeschilder, etwa wenn die Anlage auf Freiflächen in der Nähe von Supermärkten aufgestellt wird) oder als Halterungen für Beleuchtungseinrichtung, etwa wenn Leuchtanlagen zur Ausleuchtung des Bereiches „in der unteren Höhenebene” (vgl. vorheriger Absatz) zwischen OK G. o. G bis H, beispielsweise wenn die Anlagen auf Freiflächen in der Nähe von Supermärkten aufgestellt wird. Dieser grundlegende Vorteil wird in der Praxis gerne genutzt werden, da Kosten für separate Werbeträger- oder Werbetafeln oder Beleuchtungsträger oder Straßenlampen eingespart werden.
Der Pylon oder die (hauptsächlich tragende) Säule/Stütze muss nicht zwangsweise direkt mittig angebracht werden, sondern kann auch außer mittig angeordnet sein, wenn der zur Verfügung stehende Montageplatz dies vorgibt. Die Fläche unterhalb der Anlage bleibt somit im Falle der Verwendung als „Parkplatz Tracker” nutzbar. Der Pylon oder die Säule kann rund oder mehreckig ausgeführt sein, denn die Form des Pylons oder der Säule ist in der Regel nicht maßgeblich für die Wirkung der Erfindung. Der resultierende Vorteil wurde bei Merkmal zwei bereits beschrieben.
Die mit der Erfindung ausgestattete Anlage kann im Rahmen einer multifunktionalen Nutzung Schutz vor Wind und Wetter bieten. im Sommer kann die Anlage, beispielsweise wenn die Anlagen auf Freiflächen in der Nähe von Supermärkten aufgestellt wird, etwa auf einem Parkplatz für Fahrzeuge, mit den ausladenden flächigen Solarmodulen als Sonnenschutz für darunter parkende Fahrzeuge verwendet werden. Da die ausladenden flächigen Solarmodulen stets so gestellt werden, dass Sie die Sonnenenergie im Rahmen der Verstellung möglichst optimal maximal absorbieren/aufnehmen, existiert stets ein großflächiger Verschattungsbereich auf dem Boden, bzw. auf der durch Oberkante (OK) des Geländes oder des Gebäudes. Fahrzeuge, welche in diesem Verschattungsbereich geparkt werden, sind vor starker Erwärmung/Aufhitzung durch Sonnenenergie geschützt. Im Herbst- und Winter sind diese Fahrzeuge unter den ausladenden flächigen Solarmodulen vor „Wind und Wetter” (Niederschlag, Regen, Schnee, Schauer) stets besser geschützt, als Fahrzeuge welche komplett im Freien parken. Eine komplette „Abschattung” des Verschattungsbereiches findet jedoch nicht statt. Die Vorteile für die Nutzer, beispielsweise bei Verwendung der Anlagen neben Parkplatzflächen, liegen auf der Hand: Mehr Komfort für die Menschen durch verbesserten Schutz vor „Wind und Wette”.
Bei Verwendung der mit der Erfindung ausgestatteten Anlage in landwirtschaftlichen Nutzflächen wird dadurch, dass keine komplette Abschattung der Sonne stattfindet, starke Sonneneinstrahlung nur teilweise durchgelassen. Unterhalb des Trackers ist landwirtschaftlicher Anbau möglich. Insbesondere bei Einsatz der mit der Erfindung ausgestatteten Anlage in ariden Gebieten oder wüstennahen Gebieten wird dadurch Landwirtschaft ermöglicht, und zeitgleich ein Maximum an Solarenergie nutzbar gemacht. Im Speziellen werden dadurch kleine verstreute oder weit von großstädtischen Ansammlungen entfernte Siedlungen autark mit elektrischer Energie versorgbar. Stets kann die gewonnene elektrische Energie aus der Sonneneinstrahlung selbst verbraucht werden oder in ein Energienetz eingespeist werden. Der große Vorteil hierbei ist die erhöhte Autarkie von Enklaven im Hinblick auf Abhängigkeit von (vorhandenen) Versorgungsnetzen, und die effizientere Nutzbarmachung der „Ab-/Verschattungsflächen” für landwirtschaftliche Zweckbelange.
Hinweis: Nachts ist die aufgeständerte Solaranlage aus Gründen der optimalen Gewichtsverteilung zwecks Einsparung von Halteenergie stets in der sogenannten „Tischstellung”. Dies bedeutet, die Solarfläche ist stets horizontal ausgerichtet. Ein von der horizontalen Ebene aus gemessener Elevationswinkel Ω beträgt dann exakt 0°. Die gleiche „Tischstellung” wird aus Sicherheitsgründen dann eingestellt, wenn stürmisches Wetter herrscht, d. h. wenn Windkräfte, die flächig gegen die Solarfläche drücken, einen gewissen Schwellenwert überschreiten. Diese Tischstellung ist im Sinne einer („default”-)Grundeinstellung der aufgeständerten Solaranlage, welche sich die Steuereinheit der Solaranlage prior stets dann wählt, wenn keine exakt definierten Steuersignale zur einachsigen Nachführung des Sonnenstandes anliegen.
Hinweis: Diese Tischstellung wird auch tagsüber dann erreicht, wenn die Sonne im Zenit steht und die Sonnenstrahlen direkt (orthogonal) auf die Solarpanele auftreffen. Auch dann beträgt der von der horizontalen Ebene aus gemessener Elevationswinkel exakt gleich 0°.
Die mit der Erfindung ausgestattete Anlage kann als zukünftige Solartankstelle für Elektrofahrzeuge genutzt werden, wenn Koppelungsmöglichkeit des Elektrofahrzeuges an den tragenden Elementen („Unterbau”) der Gesamtanlage vorhanden sind. Durch diese elektrische Koppelungsmöglichkeit kann demnach eine elektrische Verbindung zum Verbraucher (beispielsweise eine elektromotorbetriebenes Fahrzeug) hergestellt werden. In einer weiteren Ausgestaltung dieses Vorteils kann in Fußnähe oder in Bodennähe der mit der Erfindung ausgestatteten Anlage ein Raum-/Energiespeicher an- oder untergebracht sein, welcher Zellen oder Module zur (Zwischen-) Speicherung der über Solarpaneele aufgenommenen Energie beinhaltet. Es kann sich dabei um Akkumulatoren oder aufladbare Batteriezellen handeln – aber auch alle erdenklich anderen derartige Zellen oder Module zur elektrischen Energiespeicherung sind möglich. Diese Zellen oder Module sind in freigehaltenen Bereichen, sogenannten „Kammern” in der Säule oder dem Pylon der mit der Erfindung ausgestattete Anlage, insbesondere in dessen „Unterbau” lokalisiert. Sie können auch in einem bodennahen Bereich, oder im Boden selbst, unterhalb der mit der Erfindung ausgestattete Anlage vorhanden sein. Prämisse für die Lokalisierung dieser Kammern ist, dass sie für einen Servicetechniker gut zugänglich sind. Diese Speicherzellen oder Speichermodule können auch in einem nahen Gebäude untergebracht sein. Die elektrische Kopplungsmöglichkeit selbst ist stets am Unterbau befestigt. Für beispielhafte Verwendung der mit der Erfindung ausgestattete Anlage als Solartankstelle ist es so möglich, z. B.: nachts (oder in Zeiten in denen ein Elektrofahrzeug nicht benutzt wird) das Fahrzeug mittels der elektrischen Koppelungsmöglichkeit an die Ansage anzuschließen und „aufzuladen”. Die Vorteile dieses Merkmals unterstreichen die Universalität in der Anwendbarkeit der Erfindung, hier beispielsweise als „Tankstelle für Elektrofahrzeuge”, was in der Zukunft gewünscht sein wird.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der „Unterbau” einstückig ausgebildet sein, oder aber auch als gar mehrstückiges Objekt, wessen Einzelteile dann durch formschlüssige Verbindung oder durch kraftschlüssige Verbindung gefügt sind. Auch eine nicht lösbare Verbindung im Sinne des Verlötens oder Verschweißens ist möglich. Wenn der „Unterbau” insbesondere in Form von Stütze, Säule oder Pylon, ausgebildet ist, so kann dessen runden oder vieleckigen Querschnitt ein aus mehreren Einzelteilen bestehen, wobei ein oberer Teil des Pylons gegenüber dem unteren Teil des Pylons durch ein Gelenk verkippbar ausgebildet sein kann. Der daraus resultierende Vorteil ist die vereinfachte Art und Weise der Aufständerung: Einzelteile können leichter und separat an Ort und Stelle der Anlagenmontage transportiert und dort zusammengefügt werden. Wird als „Unterbau” eine mehrteilige Pylonanordnung mit Gelenk verwendet, so ergibt sich in noch weiterer vorteilhafter Ausgestaltung die Möglichkeit, dass zum Aufständern des Pylons bzw. der Gesamtanlage kein schweres Montagegerät, etwa ein Autokran, herbeigeschafft werden muss, da die Fixierung des unteren Teil des Pylons durch die Verankerung im Boden geschehen kann und somit nur noch ein geeignetes Mittel, beispielsweise ein Flaschenzug, zum Durchführen der „Klappung” um das Gelenk im Pylon, eingesetzt werden muss. Dies spart in der Praxis Zeit und Geld.
Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und Wirkungen auf der Grundlage der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Beschreibungen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, sowie weiteren naheliegenden vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung, sowie anhand der Zeichnungen. Selbstverständlich ist auch die Kombination mehrerer der oben genannten erfindungsgemäßen Systeme möglich. Hierbei zeigen die ersten Zeichnungen den aktuellen Stand der Technik, von dem sich die weiteren, die Erfindung beschreibenden, Figuren abgrenzen:
1 STAND DER TECHNIK
2 ACHSIG-NACHGEFÜHRTES SYSTEM/2 AXIS-TRACKED SYSTEM, dargestellt ist eine in Azimut mittels Schwenktrieb und in Elevation jeweils mittels Lineartrieb schwenkbare Solarpanel Einheit nach Quelle: Lindberg, Mäki [2010] :(Seite 93/Page 93).
2 STAND DER TECHNIK
FEST INSTALLIERTES SYSTEM/BUILDING INTEGRATED SYSTEM, dargestellt ist ein Gebäude mit mehreren (22 Einheiten pro Seite) auf dem Gebäude-/Hausdach fix installierten Solarpanel Einheiten (ohne jegliche Schwenkmöglichkeit in Azimut und Elevation) nach Quelle: HaWi [2011].
3a STAND DER TECHNIK
FEST INSTALLIERTES SYSTEM/BUILDING INTEGRATED SYSTEM, dargestellt mit mehreren fest installierten (16 Einheiten Pro Seite) in ein Carport Dachsystem mit gewelltem Dachaufbau integrierte Solarpanel Einheiten nach Quelle: Solarcarport [2011].
3b STAND DER TECHNIK
FEST INSTALLIERTES SYSTEM/BUILDING INTEGRATED SYSTEM, dargestellt mit mehreren fest installierten (16 Einheiten Pro Seite) in ein Carport Dachsystem mit gewelltem Dachaufbau integrierte Solarpanel Einheiten nach Quelle: Solarcarport [2011].
4 Erfindung in schematischer Ansicht (Seitenansicht), beispielhaft darstellend ein einachsig mittels Schwenktrieb in Elevation nachgeführtes System in drei beispielhaften Positionen, der Winkel der Nachführung in Elevationsrichtung ist jeweils abhängig vom Sonnenstand und der Tageszeit.
5 zeigt beispielhaft eine Freifläche, beispielsweise ein Parkplatz, in Draufsicht, beinhaltend mehrere Massive Strukturen inklusive der erfindungsgemäßen Anlagen in schematische Darstellung.
6 zeigt ebenfalls beispielhaft eine Freifläche, beispielsweise ein Parkplatz, in Draufsicht, beinhaltend mehrere Massive Strukturen inklusive der erfindungsgemäßen Anlagen in schematische Darstellung.
7a zeigt in beispielhafter Ausführung die Erfindung implementiert in einer Ausführung der Massiven Struktur in perspektivischer Ansicht, darstellend einen einachsig nachgeführten Solartracker mit rundem Unterbau (6) bzw. rundem Pylon (6).
7b zeigt das gleiche wie 7a, jedoch in Durchsicht Zeichnung, und mit einem mächtiger ausgeführten Unterbau (6), der als rechteckiger Pylon (6) ausgeführt ist.
7c zeigt beispielhaft die Vorderseite eines Solartrackers beinhaltend die erfindungsgemäße Schwenkeinheit (10).
7d: zeigt beispielhaft die Hinterseite eines Solartrackers beinhaltend die erfindungsgemäße Schwenkeinheit (10).
8a zeigt einen Ausschnitt, insbesondere den Unterbau (6), der in einer Höhe (H) aufgeständerten Erfindung (10).
8b zeigt exakt den gleichen Ausschnitt wie die vorherige 8a, jedoch in der Perspektive leicht nach vorne gedreht.
8c zeigt exakt die gleichen Merkmale wie beiden vorherigen korrigierenden 8a und 8b, jedoch mit dem Zusatz der Befestigungsvorrichtung (18).
9a zeigt beispielhaft ebenfalls die Erfindung im Sinne der Ausführungsform „Massive Struktur”,
9b zeigt beispielhaft ebenfalls die Erfindung im Sinne der Ausführungsform „Massive Struktur”,
9c zeigt ebenfalls wie in 9a und 9b die Erfindung im Sinne der Ausführungsform „Massive Struktur”. Die Perspektivdarstellung ist hier aus der Sicht von „schräg unten”.
10a zeigt beispielhaft den Fußbereich (3) einer Säule (6), im Sinne der Ausführungsform „Massive Struktur”.
10b zeigt, wie 10a beispielhaft den Fußbereich (3) einer Säule (6), im Sinne der Ausführungsform „Massive Struktur.
10c: Diese Figur beschreibt beispielhaft den Fußbereich eines Pylons (6), bzw. einer Säule (6), bzw. einer Stütze (6).
10d beschreibt im Prinzip dieselbe Anordnung wie die drei vorhergehenden Zeichnungen 10a bis 10c, jedoch ist hier die Möglichkeit dargestellt, den Unterbau (6), beispielsweise den Pylon (6) bzw. die Säule (6), bzw. die Stütze (6) mittels Gelenk (23) klappbar zu machen.
11a: Diese Figur beschreibt beispielhaft und in Perspektive den oberen Teil der Erfindung im Sinne der Ausführungsform „Massive Struktur.
11b: Diese Figur beschreibt einen so genannten „Parkplatz Solar-Tracker” im Sinne der Ausführungsform „Massive Struktur” in Perspektive und schematische Darstellung.
12a: Diese Figur zeigt beispielhaft den Einsatz mehrerer so genannter „Parkplatz Solar-Tracker” im Sinne der Ausführungsform „Massive Struktur” in Perspektive in aneinandergereihter der Ausführung.
12b: Diese Figur zeigt beispielhaft den Einsatz mehrerer so genannter „Parkplatz Solar-Tracker” im Sinne der Ausführungsform „Massive Struktur” in Perspektive in aneinandergereihter der Ausführung.
1 zeigt ein zweiachsig nachgeführtes System, ausgeführt als „Twin Tracker Solar Tracker” nach dem aktuellen Stand der Technik, dargestellt als eine in Azimut verstellbare als auch in Elevation verstellbare Einheit. Die Verstellung der schwenkbaren Einheit in Elevation erfolgt jeweils mittels Lineartrieb (9). Der verbaute Schwenkantrieb (11) dient der Azimutverstellung der Anlage.
2 zeigt ist ein Gebäude (5) mit mehreren (22 Einheiten pro Seite) auf dem Gebäude-/Hausdach fix installierten Solarpanel (7) Einheiten ohne jegliche Schwenkmöglichkeit in Azimut und Elevation. Diese Zeichnung entspricht dem Stand der Technik.
3a sowie 3b zeigt eine aktuelle Carport-Lösung (4) von oben und von unten nach dem Stand der Technik, dargestellt mit mehreren fest installierten (16 Einheiten Pro Seite) auf einem Carport Dachsystem mit gewelltem Dachaufbau integrierte Solarpanel (7) Einheiten.
4 zeigt beispielhaft die Erfindung (10) dargestellt als Teil einer Massive Struktur in schematischer Ansicht (Seitenansicht). Dargestellt ist eine durch eine Stütze (6), Säule (6) oder Pylon (6) aufgeständerte Solarfläche, die angebracht ist auf einer Aufnahmestruktur (12), in drei beispielhaften Positionen, wobei die Nachführung der Solarfläche nach dem Sonnenstand dargestellt ist. Der Winkel der (Ω) Elevation ist jeweils abhängig vom Sonnenstand und somit von der Tageszeit, aber auch von den Witterungsverhältnissen. Die aufgeständerten Solarfläche steht in der Regel senkrecht zu den auftreffenden Sonnenstrahlen. Position b: zeigt die ”Tischstellung”. Dargestellt sind auch die sich jeweils resultierenden Verschattungsbereiche (VB). Gut sichtbar sind auch die Nutzungsmöglichkeiten, die sich bei entsprechend großer Höhe (H) der Aufständerung ergeben, etwa die Nutzung der Fläche unterhalb der aufgeständerten Solarfläche als schattiger oder teilverschatteter Parkplatz für parkende Fahrzeuge (20).
5 zeigt beispielhaft eine Freifläche, beispielsweise ein Parkplatz, in Draufsicht, beinhaltend mehrere Massive Strukturen inklusive der erfindungsgemäßen Anlagen in schematische Darstellung. Mit schwarzen Kreisen (nicht maßstäblich dargestellt) gekennzeichnet sind mögliche Standorte von Massiven Strukturen, jeweils beinhaltend die Erfindung. Je einer Stütze (6), Säule (6) oder Pylon (6), stänkert dabei die Erfindung direkt oder indirekt auf. Je eine Stütze (6), Säule (6) oder Pylon (6) ist von einem rechteckigen Fläche umgeben, die schematisch die aufgeständerte Fläche (B·T) zeigt. Es ist sichtbar, dass klar sichtbar, dass jede Stütze (6), Säule (6) oder Pylon (6) nicht stets unterhalb des geometrischen Schwerpunkts der aufgeständerte Fläche stehen muss, sondern auch außermittig stehen kann, sofern das vorhandene Platzangebot dies empfiehlt oder vorgibt. Diese Aussermittigkeit wird beispielhaft durch ein Delta (Δ) charakterisiert.
6 zeigt ebenfalls beispielhaft eine Freifläche, beispielsweise ein Parkplatz, in Draufsicht, beinhaltend mehrere Massive Strukturen inklusive der erfindungsgemäßen Anlagen in schematische Darstellung. Auch hier, wie in vorheriger 5 sichtbar war (schwarzen Kreise stellen symbolhaft den Unterbau dar und ist nicht maßstäblich dargestellt) sind die Möglichkeiten aufgezeigt, dass jede Stütze (6), Säule (6) oder Pylon (6) entweder direkt unterhalb der aufgeständerten Fläche platziert werden kann, beispielsweise direkt unterhalb des geometrischen Schwerpunktes der aufgeständerten Fläche, oder eben auch Außermittige linker- oder rechterhand des geometrischen Schwerpunktes der aufgeständerten Fläche. Diese Außermittigkeit wird beispielhaft durch ein Delta (Δ; Δ₁; Δ₂) charakterisiert. Es ist demnach natürlich auch denkbar, die Stütze (6), bzw. die Säule (6), bzw. den Pylon (6) so zu platzieren, dass diese bei Draufsicht von oben außerhalb der Projektionsfläche der aufgeständerte Fläche (B·T) liegen.
7a zeigt in beispielhafter Ausführung die Erfindung implementiert in einer Ausführung der Massiven Struktur in perspektivischer Ansicht, darstellend einen einachsig nachgeführten Solartracker mit rundem Unterbau (6) bzw. rundem Pylon (6). Diese Anlage beinhaltet in etwa 36 auf dem Aufnahmestruktur Solarpanele (PV-Panele; PV-Module). Beispielhaft dargestellt ist, dass nur eine Schwenkeinheit (10) und zwei motorische Antriebe (15) verwendet werden. In der Tat ist es in einer weitern Ausführungsform der Erfindung denkbar, zwei oder mehrere Schwenkeinheiten (10) zu verwenden, die die zugehörige Trägerstruktur (13) entlang der Hauptachse (HA) zu verstellen geeignet sind. Zu beachten ist, dass die Hauptachse in diesem Figurbeispiel direkt durch die Schwenkeinheit (10) gedreht werden kann. An der Hauptachse befestigt ist die Aufnahmestruktur (12), welche wiederum darauf installierten Elemente (2) oder Flächen (2) trägt.
7b zeigt das gleiche wie 7a, jedoch in Durchsicht Zeichnung, und mit einem mächtiger ausgeführten Unterbau (6), der als rechteckiger Pylon (6) ausgeführt ist. Auf der Aufnahmestruktur (12) installiert sind mehr planare Elemente (2) als in 7a, beispielsweise etwa 99 auf diesem System installierte planare Elemente (2) hier als Solarelemente (PV Paneele, PV Module. Es ist zu beachten, dass in dieser beispielhaften Ausführung die rechteckige Säulen direkt unterhalb des geometrischen Schwerpunkt der aufgständerten Fläche (B·T) liegt, sondern außermittig. Es gilt hier also: |Δ₁| = |Δ₂|. Zusätzlich dargestellt ist der Fußbereich (3), mit dem der Unterbau (6) an dem darunterliegenden Gebäude oder Gelände befestigt wird. Ebenso beispielhaft dargestellt ist die Elektrische Kopplungsvorrichtung (17), beispielsweise in der Nähe des Fußbereiches. Diese Kopplungsvorrichtung (17) kann denkbarerweise jedoch auch in jeder beliebigen Höhe über der Oberkante Gelände oder Gebäude (OK G. o. G.) vorhanden sein.
7c und 7d: Diese beiden Figuren zeigen beispielhaft die Vorderseite (7c) und Hinterseite (7d) eines Solartrackers beinhaltend die erfindungsgemäße Schwenkeinheit (10), welche die Trägerstruktur (13) in Drehung versetzt, sobald die elektrischen Antriebe (15) eine Kraftwirkung einleiten. Die Trägerstruktur ist durch den Unterbau in der Höhe (H) aufgeständert. Da der geometrische Mittelpunkt der erfindungsgemäßen Schwenkeinheit (10) im Mittelpunkt zu den zueinander konzentrischen Strukturen (19; 21) dieser Vorrichtung (10) liegt und diese konzentrischen Strukturen (19; 21) die Trägerstruktur (13) drehbar verstellen, ist der Mittelpunkt der zueinander konzentrischen Strukturen (19; 21) gleich der Hautachse (HA). Somit ist auch die Vorrichtung (10) in der Höhe (H) aufgeständert. Es gelten die gleichen Merkmale wie in 7b gezeigt. im Gegensatz zur vorherigen Zeichnung 7b ist jedoch bei diesem Beispielen der Pylon nicht exakt unterhalb der geometrischen Mitte der aufgestellten Fläche positioniert, sondern etwas außermittig. Es gilt daher hier: |Δ₁| ≠ |Δ₂|
8a zeigt einen Ausschnitt, insbesondere den Unterbau (6), der in einer Höhe (H) aufgeständerten Erfindung (10). Es gelten die gleichen Merkmale wie in 7c und 7d gezeigt. Gut sichtbar ist in diesem Beispiel, dass die Drehung der Trägerstruktur (13) durch nur einen Schwenkeinheit (10) geleistet wird, wobei diese Schwenkeinheit (10) von zwei elektrischen oder hydraulischen Motoren (15) gestellt wird. Sichtbar ist wieder die elektrische Kopplungsvorrichtung (17), an welche elektrische Verbraucher angeschlossen werden können. In diesem Beispiel gezeigte Ausführung in Massiver Struktur weist eine Höhe (H) auf, die in der Regel weiter in den Himmel ragt ist als die Höhe (H) bei der Ausführungsform der Leichten Struktur. Die Aufnahmestruktur (12) trägt viele einzelne planare Elemente (2) oder Flächen (2), hier beispielhaft dargestellt als Solarpanele (PV-Panele; PV-Module).
8b zeigt exakt den gleichen Ausschnitt wie die vorherige 8a, jedoch in der Perspektive leicht nach vorne gedreht, so dass die durch den Unterbau (6) aufgeständerte Schwenkeinheit (10) besser sichtbar wird. Sichtbar ist auch die Befestigungsvorrichtung (14), durch die die Aufnahmestruktur an der Trägerstruktur befestigt ist.
8c zeigt exakt die gleichen Merkmale wie beiden vorherigen korrigierenden 8a und 8b, jedoch mit dem Zusatz der Befestigungsvorrichtung (18), welche am Unterbau befestigt (6), also beispielsweise an Säule, Pylon oder Stütze befestigt sind. Beispielhaft dargestellt ist diese Befestigungsvorrichtung (18), hier als zwei ausladende Kragarme, an welchem beispielsweise Werbetafeln oder Beleuchtungseinheiten oder andere Gerätschaften befestigt und in einer Abstandshöhe über dem Grund (OK G. o. G.) gehalten werden können. Die Aufnahmestruktur (12) ist mittels eckförmigen Elementen an der Trägerstruktur (13) fix befestigt.
9a und 9b: Diese beiden Figuren zeigen beispielhaft ebenfalls die Erfindung im Sinne der Ausführungsform „Massive Struktur”, wobei diese beiden perspektivischen Darstellungen vergrößerte Detailansichten der vorher genannten Figuren 8a bis 8c sind. Man erkennt die Art und Weise, wie die Schwenkeinheit (10) am Unterbau (6) sowie an Aufnahmestruktur (12) indirekt befestigt ist. Die Schwenkeinheit (10) ist über eine Montagevorrichtung (14) mit dem Unterbau (6), hier: Unterbau (6) in Form eines runden Pylons, befestigt. Die Schwenkeinheit (10) ist über die Trägerstruktur (13) mit der Aufnahmestruktur (12) befestigt. In beiden Figuren sichtbar sind die zwei zueinander konzentrischen ringförmigen Strukturen (19; 21), welche einander, insbesondere ineinander, gelagert sind und zur gegenseitigen Relativerstellung mit mindestens einem Antrieb (15) gekoppelt sind. Die Koppelung geschieht gehäuse intern In den beiden Figuren werden sogar exakt zwei Antriebe (15) dargestellt. Es handelt sich bei den beiden Figuren um vergrößerte perspektivische Detailansichten.
9c zeigt ebenfalls wie in 9a und 9b die Erfindung im Sinne der Ausführungsform „Massive Struktur”. Die Perspektivdarstellung ist hier aus der Sicht von „schräg unten”. Im Hintergrund ist die Aufnahmestruktur (12) sowie die auf genanntem System installierten planaren Elemente (2) oder Flächen (2) gut zu erkennen. Es ist hier beispielhaft offenbart, dass Trägerstruktur (13) sich stets entlang der Hauptachse (HA) orientiert. Die Trägerstruktur (13) ist durch die Schwenkeinheit (10) verstellbar. Dasjenige konzentrische Element der Schwenkeinheit (10) mit dem die geringeren Durchmesser (19) ist hierbei direkt mit der Trägerstruktur (13) verbunden, etwa verschweißt, verschraubt, oder verpresst. Die konzentrische Anordnung mit dem größeren Durchmesser (21) ist hierbei mittels einer internen Drehverbindung, beispielsweise mit einer Rollendrehverbindung oder einer Kegelrollendrehverbindung, oder aber zumeist mit einer Kugeldrehverbindung, zur aneinander gelagerten ringförmigen Struktur mit geringeren Durchmesser verdrehbar (19) gelagert. Beide konzentrischen Ringe (19; 21) sind also stets gegeneinander verdrehbar gelagert. Die Realisierung der Relativverstellung dieser konzentrischen Ringe (19; 21) untereinander erfolgt durch mindestens einem Antrieb (15), hier sogar über exakt zwei Antriebe (15). Diese Antriebselemente (15) treiben beispielsweise über eine interne im Gehäuse der Schwenkeinheit (10) positionierte Schnecke den größeren Ring an. Der Unterbau ist hier fix mit der Montagevorrichtung (14) verbunden.
10a und 10b: Diese beiden Figuren zeigen beispielhaft den Fußbereich (3) einer Säule (6), im Sinne der Ausführungsform „Massive Struktur”. In diesem Fußbereich (3) welcher auf dem Gebäude oder auf dem Gelände (OK G. o. G.) fest montiert wird, beispielsweise durch Verschraubung mit dem Boden der dem Fundament oder einer massiven Platte, wird der Unterbau (6) daran verankert. Gestrichelt dargestellt sind die „Kammern” (22), welche jeweils separaten Stauraum/Platz zur Aufbewahrung, beispielsweise für Energiequellen oder Energiemodule, bilden. Ebenso dargestellt ist die elektrische Kopplungsvorrichtung (17), an welche elektrische Verbraucher angeschlossen werden können, etwa um beispielsweise Elektrofahrzeuge mit Energie zu versorgen.
10c: Diese Figur beschreibt beispielhaft wie beide vorherigen Figuren den Fußbereich eines Pylons (6), bzw. einer Säule (6), bzw. einer Stütze (6). Zusätzlich zu der 10a und der 10b ist hier beispielhaft dargestellt, dass die oben genannten „Kammern” (22) auch unter dem Fußbereich (3) liegen können, beispielsweise im Boden, oder innerhalb eines Gebäudeteils, falls der Unterbau (6) auf einem Gebäudeteil installiert wird.
10d: beschreibt im Prinzip dieselbe Anordnung wie die drei vorhergehenden Zeichnungen 10a bis 10c, jedoch ist hier die Möglichkeit dargestellt, den Unterbau (6), beispielsweise den Pylon (6) bzw. die Säule (6), bzw. die Stütze (6) mittels Gelenk (23) klappbar zu machen. Klappbar wird der untere Teil (6'') des Unterbaus (6) gegenüber dem oberen Teil (6') des Unterbaus (6). Dieser untere Teil (6'') ist mit dem Boden, dem Fundament, oder einem Gebäudeteil verbunden. Der obere Teil (6') ist mit der erfindungsgemäßen Schwenkeinheit (10) direkt oder indirekt verbunden. Nach der Aufstellung des Pylons (6) bzw. der Säule (6), bzw. der Stütze (6) wird die klappbare Einrichtung an mindestens einer Stelle verschraubt (24), sodass das zurückklappen unterbunden wird. Es können dazu auch weitere Sicherungsschrauben (27) verwendet werden. Der Bolzen (28) in der Mitte des Gelenkes (23) ist das verbindende Element dieser Klappvorrichtung. Weitere Teile dieser Klappverbindung sind die an je einer Seite (6''; 6') verbundenen Flansche (25) sowie die Scharnierglieder (26).
11a: Diese Figur beschreibt beispielhaft und in Perspektive den oberen Teil der Erfindung im Sinne der Ausführungsform „Massive Struktur”. Im besonderen dargestellt sind hier Möglichkeiten, um an eine Befestigungsvorrichtung (18) Leuchtanlagen (16) anzubringen, die im Leuchtbetrieb einen ausgeleuchteten Bereich unterhalb der Schwenkeinheit (10) ermöglichen. Es ist beispielsweise möglich diese Leuchtanlagen (16) nur bei Dunkelheit zu betreiben, so dass die tagsüber beispielsweise mittels der installierten Solarpanele (2) „gesammelte” Sonnenenergie, dann zur Beleuchtung der Fläche unterhalb eingesetzt wird. Der ausgeleuchtete Bereich (AE) kann einen starken oder schwachen Ausleuchtwinkel annehmen. Dies ist abhängig von den eingesetzten Leuchtkörpern (16)
11b: Diese Figur beschreibt beispielhaft ebenso die vorgenannte 11a und ebenso wie die nachgerannte 12a, einen so genannten „Parkplatz Solar-Tracker” im Sinne der Ausführungsform „Massive Struktur” in Perspektive und schematische Darstellung, so dass alle relevanten Elemente eingehen werden können. Es werden die Merkmale gezeigt, die auch in den Figuren 9a bis 9c näher beschrieben werden. Dargestellt sind jedenfalls wieder Leuchtanlagen (16) zur Ausleuchten (AE) der den Unterbau (6) umgebenden Bereiche.
12a und 12b: Diese Figuren zeigt beispielhaft den Einsatz mehrerer so genannter „Parkplatz Solar-Tracker” im Sinne der Ausführungsform „Massive Struktur” in Perspektive in aneinandergereihter der Ausführung. Es sind mehrere dieser Anlagen nebeneinander auf einer Freifläche, hier: einem Parkplatz, aufgestellt. Der Bereich auf Bodenhöhe wird beispielsweise für geparkte Fahrzeuge (20) nutzbar. Bei Dunkelheit (12a) ist hier die durch die Aufnahmestruktur (12) aufgeständerte Fläche (B·T) in der „Tischstellung”. Durch vorgenannte Leuchtanlagen (16) zur Ausleuchtung wird in der Dunkelheit wird der Parkplatz somit beleuchtet. Dargestellt ist ein Beispiel, bei dem der Pylon nicht exakt unterhalb der geometrischen Mitte der aufgestellten Fläche positioniert ist, sondern etwas außermittig. Es gilt daher hier: |Δ₁| ≠ |Δ₂|. Alle Unterbau (6) Einheiten sind in diesem Beispiel am Boden befestigt (X₁, X₂, X₃, X₄) und befinden sich hierbei auf einer gedachten Linie (X). Bei Helligkeit (12b) spenden die aufgeständerten Flächen (B·T) Schatten, sodass sich in Bodennähe (OK G. o. G.) dann Verschattungsbereiche (VB) ergeben.
Hinweis: Der Begriff der erfindungsgemäßen „Schwenkeinheit” (10) wird umgangssprachlich auch als „Schwenktrieb” oder „Schwenkantrieb” bezeichnet (englisch: „slewing drive” oder „swifel drive”).
Bezugszeichenliste

1: Gesamtanlage
2: in/auf Nachführsystem installiertes planares Elementen oder Fläche, insbesondere Solarpanel (PV-Panel, PV-Module) als planares Element oder Fläche
5: Gebäude mit Solarpanel(en) fix installiert auf der Bedachung
7: fest installiertes Solarpanel (PV-Panel, PV-Modul)
8: Zweiachsige Verstellvorrichtung
9: Linearer Antrieb zu einachsigen Verstellung in Elevationsrichtung
10: Schwenkeinheit als einachsige Verstellvorrichtung; Schwenkdrehverbindung zu einachsigen Verstellung in Elevationsrichtung; (genannt „Schwenkantrieb”)
11: Schwenkdrehverbindung zu einachsigen Verstellung in Azimutrichtung
12: Aufnahmestruktur; flächiger Solarenergieaufnehmer (definiert durch die Gesamtfläche B·T)
13: Trägerstruktur (angeordnet um im die Hauptschwenkachse)
14: Montagevorrichtung zur Fixierung der einachsigen Verstellvorrichtung
15: Antrieb der Schwenkdrehverbindung zu einachsigen Verstellung in Elevationsrichtung; (genannt „elektromotorischer oder hydraulischer Antrieb”)
16: Leuchtanlage zur Ausleuchtung der umgebenden Bereiche
17: Elektrische Kopplungsvorrichtung
18: Befestigungsvorrichtung
19: Äußerer Ring der Schwenktriebdrehverbindung
20: Unter dem Solarenergieaufnehmer befindliches (geparktes) Teil, beispielsweise: Fahrzeug, Gerät, Maschine.
21: Innerer Ring der Schwenktriebdrehverbindung
22: „Kammern”: Separater Platz zur Aufbewahrung, beispielsweise: für (Energie-)Zellen oder (Energie-)Module
23: Gelenk
24: Schraubverbindung
25: Flansch
26: Scharnierglied
27: Sicherungsschraube
28: Bolzen
AE: Von installierten Leuchtanlagen ausgeleuchteter Bereich
H: Grundhöhe des Pylons oder der Aufständerungsanordnung
T: In Elevation schwenkbare Tiefe Fläche des Solarenergieaufnehmers, schwenkbar um die Hauptschwenkachse

HA: Hauptschwenkachse der Elevationsbewegung
B: Breite Fläche des Solarenergieaufnehmers
Ω: Elevationswinkel
OK G. o. G.: Oberkante Gelände oder Gebäude
MS: Geometrische Mitte eines Solarpanelfeldes
VB: Abschattungsfläche; Verschattungbereich/Verschattungsfläche auf dem Niveau der Oberkante Gelände oder Gebäude
X₁, X₂, X₃, ..., X_n: Geometrische Mittelpunkte, Schwerpunkte der durch B·T definierten Flaches, projiziert auf die Bodenebene: OK G. o. G
X: gedachte Verbindungslinie aller geometrischen Mittelpunkte X₁, ..., X_n
XΔ, XΔ₁, XΔ₂: jeweiliger Abstand zum geometrischen Mittelpunkt

Merkmalsgliederung des Schutzanspruches 1:

M1

Vorrichtung (10), zur Drehung einer Trägerstruktur (13) um eine Hauptachse (HA),

M2

für den Einsatz in einer mit planaren Elementen (2) oder Flächen (2) ausgestatteten Anlage,

M3

insbesondere mit Solarpanelen oder PV-Modulen als planare Elemente oder Flächen,

M4

welche besteht aus einem feststehenden Teil und einem mittels der Vorrichtung (10) verstellbaren Teil,

M5

insbesondere wobei diese Vorrichtung (10) die Anlage in einer Achse, vorzugsweise in etwa einer horizontalen Achse rotatorisch zu verstellen geeignet ist, und so den Elevationswinkel (Ω) ändert,

gekennzeichnet dadurch, dass:

M6

die Vorrichtung (10) zur Drehung ausgeführt ist mindestens eine als Schwenkeinheit (10),

M7

wobei jede Schwenkeinheit (10) zwei zueinander konzentrische, ringförmige Strukturen (19; 21) umfasst,

M8

welche aneinander gelagert und zur gegenseitigen Relativverstellung mit mindestens einem Antrieb (15) gekoppelt oder koppelbar sind.

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 2943944 [0009]
EP 0114240 [0011]
JP 60042555 [0011]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Photovoltaikweb [2011] [0007]
SUNPOWER [2011] [0011]
Lindberg, Mäki [2010] [0012]
Lindberg, Mäki [2010], S. 39 ff [0012]
Lindberg, Mäki [2010], S. 1 sowie S. 92 ff. [0012]
PVGIS [2011] [0016]
MBMainz [2011] [0017]
Carpotsonline [2011] [0017]
Solarcarport [2011] [0017]
PVGIS [2011] [0018]
HaWi [2011] [0018]
Lindberg, Mäki [2010] :(Seite 93/Page 93 [0040]
HaWi [2011] [0041]
Solarcarport [2011] [0042]
Solarcarport [2011] [0043]

Claims

Vorrichtung (10) zur Drehung einer Trägerstruktur (13) um eine Hauptachse (HA) für den Einsatz in einer mit planaren Elementen (2) oder Flächen (2) ausgestatteten Anlage, insbesondere mit Solarpanelen oder PV-Modulen als planare Elemente oder Flächen, welche besteht aus einem feststehenden Teil und einem mittels der Vorrichtung (10) verstellbaren Teil, insbesondere wobei diese Vorrichtung (10) die Anlage in einer Achse, vorzugsweise in etwa einer horizontalen Achse, rotatorisch zu verstellen geeignet ist und so den Elevationswinkel (Ω) ändert, gekennzeichnet dadurch, dass die Vorrichtung (10) zur Drehung ausgeführt ist als mindestens eine Schwenkeinheit (10), wobei jede Schwenkeinheit (10) zwei zueinander konzentrische, ringförmige Strukturen (19; 21) umfasst, welche aneinander gelagert und zur gegenseitigen Relativverstellung mit mindestens einem Antrieb (15) gekoppelt oder koppelbar sind.
Vorrichtung (10) zur Drehung einer Trägerstruktur (13) um eine Hauptachse (HA) nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass jede Schwenkeinheit (10) direkt oder indirekt befestigt ist oder befestigbar ist an einer Montagevorrichtung (14).
Vorrichtung (10) zur Drehung einer Trägerstruktur (13) um eine Hauptachse (HA) nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass jede Schwenkeinheit (10) direkt oder indirekt befestigt ist oder befestigbar ist an mindestens einem Unterbau (6; 6'; 6''), insbesondere an mindestens einer Stütze oder Säule oder Pylon (6; 6'; 6'') wobei der Unterbau (6; 6'; 6'') im Anlagenbetrieb ein feststehendes Teil ist, welches einteilig oder gar mehrstückig ausgeführt sein kann.
Vorrichtung (10) zur Drehung einer Trägerstruktur (13) um eine Hauptachse (HA) nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass die Tragstruktur (13) direkt oder indirekt befestigt ist oder befestigbar ist an einer Aufnahmestruktur (12), insbesondere welche als flächiger Solarenergieaufnehmer ausgestaltet ist, beispielsweise definiert durch die Gesamtfläche (B)·(T) ausgestaltet ist, wobei die Aufnahmestruktur (12) im Anlagenbetrieb ein verstellbares Teil ist, welches einteilig oder gar mehrstückig ausgeführt sein kann.
Vorrichtung (10) zur Drehung einer Trägerstruktur (13) um eine Hauptachse (HA) nach Anspruch 4 gekennzeichnet dadurch, dass die Aufnahmestruktur (12) mit mindestens einem planaren Element (2) oder Fläche (2) ausgestattetet ist, vorzugsweise mit mehreren solcher planaren Elemente (2) oder Flächen (2), insbesondere mit mindestens zwei oder mehr, beispielsweise aber höchstens achtzig, Solarpanelen oder PV-Modulen als solche planare Elemente oder Flächen.
Vorrichtung (10) zur Drehung einer Trägerstruktur (13) um eine Hauptachse (HA) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche gekennzeichnet dadurch, dass durch Drehung der Trägerstruktur (13) alle planaren Elemente (2) oder Flächen (2), mit welchen die Aufnahmestruktur (12) ausgestattet ist, identische Verstellbewegungen vollziehen.
Vorrichtung (10) zur Drehung einer Trägerstruktur (13) um eine Hauptachse (HA) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche gekennzeichnet dadurch, dass am Unterbau (6; 6'; 6''), insbesondere an mindestens einer Stütze oder Säule oder Pylon (6; 6'; 6'') oder an einer Aufständerungsanordnung Mittel (16; 17; 18) zur Befestigung weiterer Komponenten oder zur Koppelung externer Elektrokomponenten vorgesehen sind, und wobei im Unterbau ((6; 6'; 6''), insbesondere an mindestens einer Stütze oder Säule oder Pylon (6; 6'; 6''), vorzugsweise auch direkt an diesen Unterbau angrenzend, Kammern (22) zur Aufnahme weiterer Komponenten vorgesehen sind.
Vorrichtung (10) zur Drehung einer Trägerstruktur (13) um eine Hauptachse (HA) nach Anspruch 7 gekennzeichnet dadurch, dass am Unterbau (6; 6'; 6'') angebrachte Mittel (16; 17; 18) zur Ausleuchtung umgebender Bereiche (AE) dienen.
Vorrichtung (10) zur Drehung einer Trägerstruktur (13) um eine Hauptachse (HA) nach Anspruch 7 gekennzeichnet dadurch, dass am Unterbau (6; 6'; 6'') angebrachte Mittel (16; 17; 18) vorzugsweise eine elektrische Kopplungsvorrichtung (17) beinhalten, an welche elektrische Verbraucher, beispielsweise elektrisch betriebene Fahrzeuge, angekoppelt sind oder angekoppelt werden können.
Vorrichtung (10) zur Drehung einer Trägerstruktur (13) um eine Hauptachse (HA) nach Anspruch 7 gekennzeichnet dadurch, dass am Unterbau (6; 6'; 6'') angebrachte Mittel (16; 17; 18) vorzugsweise mindestens eine Befestigungsvorrichtung (18), insbesondere als auskragendes Element, enthält, an welcher von der Funktion der Vorrichtung (10) unabhängige Tafeln oder Schilder, vorzugsweise Reklamemaßnahmen oder Werbemittel, auch Leuchtreklamemittel, angekoppelt sind oder angekoppelt werden können.
Vorrichtung (10) zur Drehung einer Trägerstruktur (13) um eine Hauptachse (HA) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche gekennzeichnet dadurch, dass die die Vorrichtung (10) beinhaltende Gesamtanlage (1) auf Freiflächen angebracht werden kann, insbesondere auf Parkplätzen oder landwirtschaftlichen Nutzflächen, sowie dass die die Vorrichtung (10) beinhaltende Gesamtanlage (1) auf auch auf Gebäuden oder Teilen von Gebäuden, insbesondere auf Gebäudedächern, angebracht werden kann.
Vorrichtung (10) zur Drehung einer Trägerstruktur (13) um eine Hauptachse (HA) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche gekennzeichnet dadurch, dass die die Vorrichtung (10) beinhaltende Gesamtanlage (1) an dessen Unterbau ein Gelenk (23) beinhaltet, welches einen oberen Teil des Unterbaus (6') gegenüber einem unteren Teil des Unterbaus (6'') in mindestens einer Ebene verkippbar macht.