DE202016102906U1 - Mounting system for solar roofs - Google Patents
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Abstract
Montagesystem für Solardächer, das in Gruppen paarweise dachartig gegeneinander geneigt angeordnete Photovoltaik-Module aufweist, wobei die Photovoltaik-Module Solarzellen umfassen, die vorzugsweise bifacial ausgebildet sind.Mounting system for solar roofs, which has in groups in pairs roof-like mutually inclined arranged photovoltaic modules, wherein the photovoltaic modules comprise solar cells, which are preferably formed bifacial.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Montagesystem für Solardächer, das in Gruppen paarweise dachartig gegeneinander geneigt angeordnete Photovoltaik-Module aufweist, wobei die Photovoltaik-Module Solarzellen umfassen, die vorzugsweise bifacial ausgebildet sind. The present invention relates to a mounting system for solar roofs, which has in pairs roof-like mutually inclined arranged photovoltaic modules, wherein the photovoltaic modules comprise solar cells, which are preferably formed bifacial.
Im Zeitalter immer knapper werdender Ressourcen und dadurch bedingter, steigender Energiekosten, wird es zunehmend wichtiger, regenerative Energiequellen zu nutzen und auf hierfür geeignete Verfahren zur Energiegewinnung zu setzen. Neben anderen erneuerbaren Energien wie Wind, Wasser und Biomasse hat die Speicherung und Nutzung von Sonnenenergie über Solar- und Photovoltaikanlagen einen großen und stetig steigenden Anteil am zukünftigen Energiemix. In an age of increasingly scarce resources and the resulting increase in energy costs, it is becoming increasingly important to use regenerative energy sources and to set suitable methods for generating energy. In addition to other renewable energies such as wind, water and biomass, the storage and use of solar energy via solar and photovoltaic systems has a large and steadily increasing share of the future energy mix.
Unterkonstruktionen für Module von Photovoltaikanlagen sind in einer Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Dabei ist die Anordnung der Photovoltaikanlage beispielsweise auf Bauten mit einem Flachdach oder mit einem geneigten Dach ein wichtiges Auswahlkriterium für das zu verwendende Montagesystem bzw. für die darunter angeordnete Befestigungskonstruktion. Substructures for modules of photovoltaic systems are known in a variety of different embodiments. The arrangement of the photovoltaic system, for example on buildings with a flat roof or with a sloping roof is an important selection criterion for the mounting system to be used or for the mounting structure arranged underneath.
In der
Es sind außerdem etliche weitere Aufständerungen bekannt, die aus einem Grundkörper mit dreieckigem oder trapezförmigem Querschnitt bestehen, wobei die Solarmodule auf der zur Dach- oder Bodenebene geneigten Fläche angeordnet werden. There are also several other elevations known, consisting of a body with triangular or trapezoidal cross-section, the solar modules are arranged on the inclined surface to the roof or floor level.
So wird in der
Aus der
Weiterhin sind Gestelle bekannt, an denen das Solarmodul verstellbar angeordnet ist. So beschreibt die
Darüber hinaus ist aus der
Aus der
Ein weiteres Montagesystem, das in der
Die aus dem Stand der Technik bekannten Aufständerungssysteme sind mit mehreren Nachteilen behaftet, die ihre Einsetzbarkeit limitieren. Viele Konstruktionen sind nur für Massivdächer geeignet, da sie ein hohes Eigengewicht aufweisen. Oftmals ist der Montageaufwand hoch und erfordert den Einsatz von zahlreichen Personen auf dem Dach und einen erheblichen Transport von Einzelteilen, Vorrichtungen und Werkzeugen auf das Dach. Empfindliche Dachkonstruktionen können bereits durch die Materialzwischenlagerung und die Bewegungen des Montagepersonals Schaden erleiden. Viele Systeme werden spanabhebend auf den Dächern verbaut und verschraubt und sorgen so häufig für Schäden an der Dacheindeckung bzw. Dachdichtung. The elevation systems known from the prior art have several disadvantages which limit their applicability. Many constructions are only suitable for solid roofs, as they have a high dead weight. Often, the assembly cost is high and requires the use of numerous people on the roof and a considerable transport of items, devices and tools on the roof. Delicate roof structures can already be damaged by the intermediate material storage and the movements of the assembly personnel. Many systems are installed and bolted on the roofs and thus often cause damage to the roof covering or roof seal.
Andere Konstruktionen werden auf dem Dach befestigt, indem die Dachhaut durchdrungen wird, um die Solaranlage mit den tragenden Gebäudeelementen zu verbinden, was mit dem hohen Risiko künftiger Undichtigkeiten verbunden ist, sowie einem extrem hohen Wartungsaufwand. Other structures are mounted on the roof by penetrating the roof skin to connect the solar system to the load-bearing building elements, which involves the high risk of future leaks, and extremely high maintenance.
Der alternative Lösungsansatz, eine externe Konstruktion anzubringen, die die Dachkonstruktion von den zusätzlichen Lasten freihält, ist mit hohen zusätzlichen Kosten behaftet, die die Wirtschaftlichkeit gefährden. The alternative approach of attaching an external structure that keeps the roof structure free from the extra loads involves high additional costs that jeopardize economy.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Traganordnung für Photovoltaikmodule bereitzustellen, die die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik vermeidet. The object of the present invention is therefore to provide a support arrangement for photovoltaic modules, which avoids the described disadvantages of the prior art.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Bereitstellung eines Montagesystems für Solardächer, das in Gruppen paarweise dachartig gegeneinander geneigt angeordnete Photovoltaik-Module aufweist, wobei die Photovoltaik-Module Solarzellen umfassen, die vorzugsweise bifacial ausgebildet sind. This object is achieved by providing a mounting system for solar roofs, which has in groups in pairs roof-like mutually inclined arranged photovoltaic modules, wherein the photovoltaic modules comprise solar cells, which are preferably formed bifacial.
Bifaciale Solarzellen sind Solarzellen, die das einfallende Sonnenlicht von zwei Seiten ausnutzen können. Bifacial-Zellen können zum einen das direkt von der Sonne einfallende Licht an der Vorderseite der Solaranlage einfangen, zum anderen jedoch auch den indirekten Lichteinfall verwerten, der durch Reflexion des Sonnenlichtes von den hinter der Anlage befindlichen Flächen erzeugt wird. Hierdurch kann ein höherer Wirkungsgrad der Solarzellen erzielt werden. Erfindungsgemäß besteht die Möglichkeit, bifaciale wie auch gewünschtenfalls herkömmliche Zelltechnologie in den Modulträger zu verbauen. Bifacial solar cells are solar cells that can exploit the incoming sunlight from two sides. Bifacial cells, on the one hand, can capture the direct light from the sun on the front of the solar system, and on the other hand also utilize the indirect light generated by the reflection of sunlight from the areas behind the system. As a result, a higher efficiency of the solar cells can be achieved. According to the invention, it is possible to incorporate bifacial as well as, if desired, conventional cell technology into the module carrier.
Erfindungsgemäß einsetzbare Photovoltaik-Module ist beispielsweise die von der Fa. Solarworld AG unter dem Namen „Sunmodule Bisun“ erhältliche Modultechnologie. Photovoltaic modules which can be used according to the invention are, for example, the module technology available from the company Solarworld AG under the name "Sunmodule Bisun".
Das erfindungsgemäße Montagesystem wird bevorzugtermaßen in Kombination mit einer reflektierenden Dachbahn eingesetzt. The mounting system according to the invention is preferably used in combination with a reflective roofing membrane.
Erfindungsgemäß einsetzbar ist z. B. eine von der Fa. Derbigum Deutschland GmbH angebotene Bitumen-Dachbahn, die eine Kombibewehrung aus Glas- und Polyesterfasern mit einer weißen Acryloberfläche besitzt. Die weiße Acryloberfläche ist integraler Bestandteil der Bahn. Für die Herstellung der Dachmembran wird im Coating-Verfahren zunächst eine Verstärkung aus einem Glas- und Polyestervlies auf eine besondere APP-Bitumenmembran aufgebracht, und in einem zweiten Schritt wird das Vlies mit weißer Acrylfarbe getränkt und diese dann eingebrannt. According to the invention can be used for. B. a offered by the company. Derbigum Germany GmbH bitumen roofing membrane, which has a combination reinforcement of glass and polyester fibers with a white acrylic surface. The white acrylic surface is an integral part of the web. For the production of the roof membrane, a reinforcement made of a glass and polyester fleece is first applied to a special APP bitumen membrane in the coating process, and in a second step, the fleece is impregnated with white acrylic paint and then baked.
Geeignet ist ebenfalls die aus der
Erfindungsgemäß einsetzbare reflektierende Dachbahnen können rück- bzw. retroflektierende Folien oder Materialbahnen sein, die sogenannte Reflexperlen, also kleine Glaskügelchen, enthalten. Die Dachbahn kann auch mit einer lichtabstrahlenden Beschichtung aus weißem Splitt/Granulat und darin eingebetteten retroflektierenden Glaskugeln versehen sein. Geeignete Dachbahnen umfassen beispielsweise Bitumen- und Polymerbitumenbahnen, aber auch Dachbahnen aus Kunststoffen, wie Polyethylen, PVC, PVC-P (Weich-PVC), FPO, TPO ASA, EVA oder ähnliche. Reflective roof sheets which can be used in accordance with the invention can be retroreflective films or material webs which contain so-called reflex beads, ie small glass beads. The roofing membrane may also be provided with a light-emitting coating of white grit / granules and retroflecting glass spheres embedded therein. Suitable roof sheets include, for example, bitumen and polymer bitumen sheets, but also roof sheets made of plastics such as polyethylene, PVC, PVC-P (soft PVC), FPO, TPO ASA, EVA or the like.
Ein Beispiel für eine erfindungsgemäße geeignete reflektierende Dachbahn ist die vollständig weiße Dachbahn aus PVC-P mit Schutz- und Reflexionscoating, die von der Fa. RENOLIT SE, Worms unter der Bezeichnung RENOLIT ALKORBRIGHT vertrieben wird. An example of a suitable reflective roof sheet according to the invention is the completely white roofing sheet of PVC-P with protective and reflection coating, which is sold by the company RENOLIT SE, Worms under the name RENOLIT ALKORBRIGHT.
Die Verwendung von Bifacialen Solarzellen in Kombination mit einer reflektierenden Dachbahn führt gegenüber herkömmlichen Systemen zu einer Ertragssteigerung von bis 25% und unter günstigen Umständen sogar über 25%. Somit ist auf Dächern durch diese Gestell- und Modultechnologie, bedingt durch die nicht geforderten Abstände im Randbereich und Verschattungsabstand untereinander eine extrem hohe PV-Generatorleistung möglich. Zudem arbeitet diese Modultechnologie in Kombination mit der reflektierenden Dachbahn, egal mit welchem Sonnenstand fast wie ein nachgeführtes System, hier verschiebt sich lediglich der Faktor direkter Einstrahlung zu reflektierender Streustrahlung. Somit ist eine Ausrichtung der Dachlandschaft in Form von Süd oder Ost-West eine untergeordnete Eigenschaft und hat kaum Auswirkung auf den Ertrag. Durch die Anordnung der Module und der Gestelltechnologie ist auch im Winter ein hoher Ertrag sichergestellt, da beaufschlagender Schnee durch die Anordnung der Module hindurchrutschen kann, und weder die Zellleistung beeinflusst, sondern im Gegenteil bei starker Sonneneinstrahlung eine extrem hohe Reflexion unter dem Modul hervorruft. Auch die statischen Lasten die die Schneelasten verursachen sind so deutlich minimiert, sowie fast nicht vorhanden. Auch eine Anhäufung von Schnee oder Schneesagbildung (mit statischer Relevanz) ist dieser Erfindung fremd. The use of bifacial solar cells in combination with a reflective roofing membrane leads to an increase in yield of up to 25% over conventional systems and even over 25% under favorable circumstances. Thus, on roofs by this frame and module technology, due to the non-required distances in the edge area and shading distance with each other an extremely high PV generator power possible. In addition, this module technology works in combination with the reflective roof membrane, no matter what position of the sun almost like a tracked system, here only shifts the factor of direct radiation to reflective scattered radiation. Thus, an orientation of the roofscape in the form of south or east-west is a secondary property and has little effect on the yield. Due to the arrangement of the modules and the rack technology a high yield is ensured even in winter, as acting snow can slip through the arrangement of the modules, and neither affects the cell performance, but on the contrary causes in extreme sunlight, an extremely high reflection under the module. Also, the static loads that cause the snow loads are so clearly minimized, and almost non-existent. Also, an accumulation of snow or snow formation (with static relevance) is foreign to this invention.
Das erfindungsgemäße Montagesystem ist besonders geeignet für den Einsatz auf dem Solar- und Konvektorsystemdach, das Gegenstand des Gebrauchsmusters
Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Montagesystem aerodynamisch sehr günstig, sodass eine zusätzliche Ballastierung entfallen oder zumindest erheblich reduziert werden kann. Advantageously, the mounting system according to the invention is aerodynamically very low, so that eliminates additional ballast or at least can be significantly reduced.
Die Photovoltaik-Module werden vorzugsweise in Abständen von 2 bis 6 cm montiert, was zu einer erheblichen Reduzierung der Reduzierung der Schneelast auf das Photovoltaiksystem führt. The photovoltaic modules are preferably mounted at intervals of 2 to 6 cm, resulting in a significant reduction in the reduction of snow load on the photovoltaic system.
Die Aufständerung der Module gegeneinander erfolgt vorzugsweise in einem Winkel im Bereich von 5° bis 30°, vorzugsweise im Bereich von 10° bis 20°, besonders bevorzugt 15°. The elevation of the modules against each other is preferably carried out at an angle in the range of 5 ° to 30 °, preferably in the range of 10 ° to 20 °, more preferably 15 °.
Der optimale Abstand zwischen Reflektierender Dachmembran und bifacialer Zelle wird durch den Fuß sowie die horizontale Gestelltechnik in einem Abstand von min 20 cm bis 60 cm geschaffen. The optimum distance between the roof membrane and the bifacial cell is ensured by the foot and the horizontal frame technology at a distance of at least 20 cm to 60 cm.
Vorteilhafterweise wird in dem erfindungsgemäßen Montagesystem keine zusätzliche Unterkonstruktion benötigt. Die PV-Module sind gleichzeitig auch die Unterkonstruktion für das System. Advantageously, no additional substructure is required in the mounting system according to the invention. The PV modules are also the substructure for the system.
Die den Figuren zu entnehmende spezielle Rahmenform ermöglicht eine werkzeugfreie horizontale Montage des Systems durch eine Klickverbindung im Fußteil. The figures to be taken special frame shape allows a tool-free horizontal mounting of the system by a click connection in the footboard.
Das System sieht die Verwendung eines Modulwechselrichters vor, als sogenanntes AC-Modul, kann aber auch als klassisches DC-Modul hergestellt und verwendet werden The system provides for the use of a module inverter, as a so-called AC module, but can also be manufactured and used as a classic DC module
Das erfindungsgemäße Montagesystem bildet ein blitzstromtragfähiges System und kann somit in den vorhandenen Blitzschutz eingebunden werden. Das System ist so miteinander verbunden, dass der Potenzialausgleich mit Anbindung an einem Punkt die Voraussetzungen des Potenzialausgleiches erfüllt. The mounting system according to the invention forms a lightning current carrying system and can thus be integrated into the existing lightning protection. The system is interconnected in such a way that equipotential bonding with connection to a point fulfills the requirements of equipotential bonding.
Eine Vormontage des Systems, die erfindungsgemäß bevorzugt ist, erleichtert die Logistik, da weniger Einzelteile angeliefert werden. Auch die Montagezeiten und damit auch die Kranstandzeiten, Gerüststandzeiten, etc. werden minimiert. Auch bei der Regeneration und Ertüchtigung einer Dachlandschaft ist hier mit extrem niedrigen De-und Remontage Kosten und Ausfallzeiten für Solaranlage zu rechnen. Durch das geringe Flächengewicht und die hohe Modulleistung können die Module meist (ohne die Lastreserve Ertragskonstruktion auszureizen) kurzfristig auf dem Dach zwischengelagert werden und ersparen so aufwendigen Höhentransport und Einlagerungsaufwendungen. A pre-assembly of the system, which is preferred according to the invention, facilitates logistics, since fewer items are delivered. The assembly times and thus also the crane service life, stand life, etc. are minimized. Also in the regeneration and upgrading of a roof landscape is expected here with extremely low disassembly and reassembly costs and downtime for solar system. Due to the low weight per unit area and the high module performance, the modules can usually be temporarily stored on the roof (without taking up the load reserve of the yield structure), thereby saving costly height transport and storage costs.
Das erfindungsgemäße Montagesystem ist den bislang bekannten Traganordnungen außerdem noch in weiteren Aspekten überlegen:
Die Hauptarbeit der Montage wird in eine Fertigungshalle verlagert, weg vom Dach. Dadurch wird die Dachfläche geschont. Fertige, vorgeprüfte Montageeinheiten werden auf das Dach befördert und in kurzer Zeit montiert; dadurch lassen sich Solaranlagen schnell und unabhängig von der Jahreszeit installieren. The mounting system according to the invention is also superior to the supporting arrangements known hitherto in further aspects:
The main work of the assembly is relocated to a production hall, away from the roof. This protects the roof surface. Finished, pre-tested assembly units are transported to the roof and assembled in a short time; As a result, solar systems can be installed quickly and independently of the season.
Das System kommt ohne jegliche Dachdurchdringung aus und ist somit für alle Arten von Dachoberflächen geeignet. Durch das Baukastenprinzip in Blöcken, können auch schwierige Dachsituationen wie z.B. Dächer mit Oberlichtern, Kaminen und Dachöffnungen kostengünstig belegt werden. Das geringe Eigengewicht und der Entfall der Ballastierung machen das System auch besonders für Dächer mit geringer Tragkraft (z.B. Leichtbauhallen) interessant, für die andere marktübliche Systeme ungeeignet sind. Eine gute Hinterlüftung sorgt zudem für hohe Effizienz der Photovoltaikmodule. Außerdem können grundsätzlich alle Arten von Photovoltaikmodulen eingesetzt werden, z. B. Dickschichtmodule, gerahmte Module, Dünnschichtmodule, beliebige Größen etc. The system does not require any roof penetration and is therefore suitable for all types of roof surfaces. Due to the modular principle in blocks, even difficult roof situations such. Roofs with skylights, chimneys and roof openings are cost-effectively occupied. The low weight and the elimination of ballasting make the system particularly interesting for roofs with low load capacity (such as lightweight halls), for which other commercially available systems are unsuitable. Good ventilation also ensures high efficiency of the photovoltaic modules. In addition, basically all types of photovoltaic modules can be used, for. B. thick film modules, framed modules, thin film modules, arbitrary sizes, etc.
Das System erzeugt einen gleichmäßigen Ertrag über den Tagesverlauf. The system generates a consistent yield over the course of the day.
Das System ermöglicht eine vollflächige Dachausnutzung; es ist kein Verschattungsabstand zwischen den Modulen erforderlich. The system enables full-surface roof utilization; no shading distance between the modules is required.
Die Flächenlast liegt vorteilhafterweise unter 10 kg/m2 (üblich sind etwa 14 kg/m2 bei Ost-West-Anlagen). The surface load is advantageously less than 10 kg / m 2 (usually about 14 kg / m 2 in east-west plants).
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen. The invention is not limited to the above embodiments. Rather, a variety of variants and modifications are conceivable that make use of the inventive concept and therefore also fall within the scope.
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Legal Events
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R207 | Utility model specification | ||
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: KRAFTWERK PERFORMANCE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: KRAFTWERK-SOLUTIONS GMBH, 53721 SIEGBURG, DE |
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R082 | Change of representative |
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R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |