DE202017105133U1

DE202017105133U1 - Schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule

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Publication number: DE202017105133U1
Application number: DE202017105133.1U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2027-08-26
Also published as: WO2019038241A1

Abstract

Schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung (2) für Solarmodule (6), umfassend – eine Schwenkachse (8), an welcher mindestens ein Solarmodul (6) aufgenommen ist, – wenigstens einen Pfosten (10) zum Tragen und Lagern der Schwenkachse (8), – mindestens einen Aktor (12), über welchen die Schwenkachse (8) geschwenkt werden kann sowie – zumindest eine mechanisch mit der Schwenkachse (8) gekoppelte Ausgleichseinrichtung (18), welche zumindest ein abschnittsweise lineargeführtes Federelement (30) aufweist, dessen Linearführung (32) vorzugsweise in einem vertikal unterhalb der Schwenkachse (8) liegenden Pfostenbereich (PB) einen Drehpunkt (D) besitzt, – wobei sich in einer von einer Neutralstellung abweichenden Stellung (E) der Schwenkachse (8) ein Hub (H) auf das zumindest eine Federelement (30) sowie die Linearführung (32) überträgt, welcher Hub (H) die Linearführung (32) über den Drehpunkt (D) auslenkt und eine Spannung des zumindest einen Federelements (30) bewirkt, sodass die Schwenkachse (8) in der von der Neutralstellung abweichenden Stellung (E) über die zumindest eine Ausgleichseinrichtung (18) mit einem Moment (M1) beaufschlagbar ist, welches Moment (M1) ein durch die Gewichtskraft (FG) des mindestens einen Solarmoduls (6) resultierendes Moment (M2) auf die Schwenkachse (8) zumindest teilweise kompensiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1.
In vielen Fällen können schwenkbare Stützeinrichtungen für Solarmodule dazu vorgesehen sein, die Solarmodule von Ost nach West mit dem Verlauf der Sonne mitzuführen, um die Solarmodule im Tagesverlauf stets in geeigneter Weise bezüglich der Sonne ausrichten zu können. Die Solarmodule werden dabei auf einer Schwenkachse angeordnet, welche Schwenkachse in einem gewissen Abstand zum Boden auf Pfosten befestigt ist. Die Schwenkachse kann dabei über einen Aktor in geeigneter Weise geschwenkt werden. Derartige Systeme werden oftmals auch als Solartrackingsysteme bezeichnet. Bei Solartrackingsystemen wird üblicherweise eine gewisse Anzahl von in einer Reihe auf einer Schwenkachse angeordneten Solarmodulen dem sich verändernden Sonnenstand nachgeführt. Hierzu werden in vielen Fällen einachsige und horizontal angeordnete Systeme genutzt. Üblicherweise kann ein einzelner Aktor vorgesehen sein, um die gesamten in der Reihe angeordneten Solarmodule zu verschwenken. Der Aktor wird dabei meist mittig der Reihe an Solarmodulen angeordnet. So kann der Abstand der zwischen den Solarmodulen, welche am nächsten bei dem Aktor positioniert sind, und den Solarmodulen, welche sich am Ende einer Reihe befinden, beispielsweise bis zu 40 Meter betragen, in manchen Fällen sogar mehr.
Es sind bereits Solartrackingsysteme bekannt, welche eine Schwenkachse zur Verschwenkung der Solarmodule um einen gewissen Schwenkwinkel erlauben. Ein derartiges bekanntes System ist in 2 dargestellt. So zeigt die schematische Seitenansicht der 2 ein Solartrackingsystem 1‘ mit einer schwenkbaren Einrichtung 4 für eine gewisse Anzahl von Solarmodulen 6 gemäß dem Stand der Technik. Die Solarmodule 6 sind auf einer Schwenkachse 8 befestigt, welche auf mehreren Pfosten 10 angeordnet und mittels welcher die Solarmodule 6 gegenüber der Horizontalen (O) verschwenkt werden können. Zur Verschwenkung der Schwenkachse 8 bzw. der Solarmodule 6 ist ein Aktor 12 vorhanden. Der Aktor 12 ist üblicherweise an einem Pfosten 10 mittig einer Reihe 14 (vgl. 1) von Solarmodulen 6 angeordnet. Gemäß 2 ist die Schwenkachse 8 um den Winkel α gegenüber der Horizontalen in eine von der Horizontalstellung abweichende Stellung V verschwenkt. Da die Solarmodule 6 bei dem System 1‘ auf der Schwenkachse 8 angeordnet sind, liegt der Schwerpunkt S der Solarmodule 6 um die Höhe b über dem Zentrum Z der Schwenkachse 8. Dadurch ergibt sich ein Abstand a des Schwerpunktes S vom Zentrum Z der Schwenkachse 8. Aus der Gewichtskraft F_G der verschwenkten Solarmodule 6 und dem Abstand a des Schwerpunktes S vom Zentrum Z der Schwenkachse 8 kann ein Moment M2 resultieren, welches auf die Konstruktion der Schwenkachse 8 einwirkt. Die Wirkung des Moments M2 auf die Schwenkachse 8 eines Seitenabschnitts der Reihe 14 wird in 3 dargestellt. So zeigt die 3 eine schematische Schnittdarstellung einer Reihe 14 von Solarmodulen 6. Hierbei ergibt sich aufgrund der Elastizität der Schwenkachse 8 jeweils zwischen dem am nächsten an dem Aktor 12 der Schwenkachse 8 positionierten Solarmodul 6a und dem am Ende 14‘‘ der Reihe 14 positionierten Solarmodul 6b eine Verdrehung bezüglich der Schwenkachse 8 um den Winkel β. Durch diese Verdrehung ergibt sich eine Verschlechterung der Nachführbarkeit der Solarmodule 6 bei einer Verschwenkung der Schwenkachse 8. Zudem erfährt der Aktor 12 der Schwenkachse 8 eine zusätzliche, für die Zeit der Verschwenkung andauernde, Belastung aufgrund des Moments M2, welches von der Schwenkachse 8 bzw. dem Aktor 12 gehalten bzw. bei einer Verstellung der Schwenkachse 8 überwunden werden muss.
Angesichts des Standes der Technik kann eine vorrangige Aufgabe der Erfindung darin gesehen werden, eine schwenkbare Einrichtung für Solarmodule zu entwickeln, welche die oben genannten Nachteile des Stands der Technik zumindest teilweise überwindet, wobei die Schwenkachse bzw. der Aktor der schwenkbaren Einrichtung in einer gegenüber der Horizontalstellung verschwenkten Stellung entlastet und eine Verschwenkung der an der Schwenkachse angeordneten Solarmodule mittels des Aktors erleichtert wird. Zudem soll die schwenkbare Einrichtung eine lange Lebensdauer aufweisen, dauerhaft zuverlässig arbeiten und kostengünstig herstellbar sein.
Die obige Aufgabe wird durch eine schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule gelöst, welche die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen werden durch die abhängigen Ansprüche beschrieben.
Die Erfindung betrifft eine schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule, die im Folgenden auch vereinfacht als Einrichtung für Solarmodule oder als schwenkbare Einrichtung für Solarmodule bezeichnet wird. Die erfindungsgemäße Einrichtung bzw. schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung umfasst eine Schwenkachse, an welcher Schwenkachse mindestens ein Solarmodul aufgenommen ist.
Die Schwenkachse kann hierbei beispielsweise durch ein Rund-, Vierkant- oder Mehrkantrohr ausgebildet sein. Weiterhin umfasst die schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule wenigstens einen Pfosten zum Tragen und Lagern der Schwenkachse. Die Schwenkachse kann über eine geeignete Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung auf dem zumindest einen Pfosten gelagert bzw. befestigt sein. Zudem weist die schwenkbare Einrichtung einen Aktor auf, über welchen die Schwenkachse insbesondere zwischen einer Horizontalstellung und einer von der Horizontalstellung abweichenden Stellung verschwenkt werden kann. Die schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule umfasst außerdem zumindest eine Ausgleichseinrichtung, welche mechanisch an die Schwenkachse gekoppelt ist. Die zumindest eine Ausgleichseinrichtung umfasst zumindest ein abschnittsweise lineargeführtes Federelement. Die hierzu vorgesehene Linearführung weist vorzugsweise in einem vertikal unterhalb der Schwenkachse liegenden Pfostenbereich einen Drehpunkt auf.
In einer von einer Neutralstellung abweichenden Stellung der Schwenkachse überträgt sich ein Hub auf das zumindest eine Federelement sowie die Linearführung. Der Hub lenkt die Linearführung über den Drehpunkt aus und bewirkt eine Spannung des zumindest einen Federelements. So ist in der von der Neutralstellung abweichenden Stellung die Schwenkachse über die zumindest eine Ausgleichseinrichtung mit einem Moment beaufschlagbar, welches Moment ein durch die Gewichtskraft des mindestens einen Solarmoduls resultierendes Moment auf die Schwenkachse zumindest teilweise kompensiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen schwenkbaren Einrichtung befindet sich die zumindest eine Ausgleichseinrichtung in Neutralstellung, wenn sich die Schwenkachse in einer Horizontalstellung befindet. Bei Horizontalstellung der Schwenkachse befindet sich auch das mindestens eine Solarmodul, das an der Schwenkachse aufgenommen ist, in horizontaler Ausrichtung. Vorzugsweise weist das zumindest eine Federelement bei Horizontalstellung der Schwenkachse und/oder bei Neutralstellung der zumindest einen Ausgleichseinrichtung keine oder zumindest nahezu keine Spannung auf. Bei einer gegenüber der Horizontalen verschwenken Stellung der Schwenkachse kann die zumindest eine Ausgleichseinrichtung in eine als Aktivstellung bezeichnete Stellung gelangen. In dieser Aktivstellung wird ein Moment erzeugt und aufrechterhalten, welches das zuvor bereits angedeutete, durch die Gewichtskraft des mindestens einen Solarmoduls resultierende Moment auf die Schwenkachse zumindest teilweise kompensiert.
Die zumindest eine Ausgleichseinrichtung der erfindungsgemäßen schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule umfasst zumindest ein Federelement. Bei dem zumindest einen Federelement kann es sich beispielsweise um eine Zug- oder Spiralfeder, aber auch um ein hydropneumatisches Element oder ein anderes vergleichbares Element handeln. Insbesondere können auch zwei oder mehr Federelemente vorgesehen sein. Durch die Spannung des zumindest einen Federelements kann eine Federkraft resultieren, durch welche ein Wirkhebel auf die Schwenkachse gebildet wird. Auf diese Weise kann das Gegenmoment aufgebaut werden.
In bevorzugten Ausführungsformen kann die zumindest eine Ausgleichseinrichtung einen Aufbaurahmen umfassen. Der Aufbaurahmen kann dabei mittels eines Befestigungselements an der Schwenkachse abgestützt sein. Vorzugsweise kann das Befestigungselement in Form eines Gleitlagers ausgebildet sein. Das Gleitlager kann sich beispielsweise aus zwei Gleitlagerschalen zusammensetzen, um den Aufbaurahmen drehbeweglich zur Schwenkachse zu fixieren. Zudem kann der Aufbaurahmen der zumindest einen Ausgleichseinrichtung Befestigungsmittel für unterschiedliche weitere Bestandteile der zumindest einen Ausgleichseinrichtung beinhalten bzw. bereitstellen. Beispielsweise kann der Aufbaurahmen so Mittel zur Anbindung des Aufbaurahmens bzw. der zumindest einen Ausgleichseinrichtung an einen Pfosten umfassen.
Die Linearführung der Federelemente kann sich vorzugsweise im Bereich zwischen den Enden des zumindest einen Federelements erstrecken. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen zumindest einen Ausgleichseinrichtung ist die Linearführung dabei durch vorzugsweise zwei ineinander verschiebbare Führungselemente ausgebildet. Hierbei können ein äußeres Führungselement sowie ein inneres Führungselement vorgesehen sein, wobei beispielsweise das innere Führungselement in das äußere Führungselement schiebbar sein kann. Wie bereits erwähnt, soll die Linearführung des zumindest einen Federelements vorzugsweise in einem vertikal unterhalb der Schwenkachse liegenden Pfostenbereich einen Drehpunkt bzw. eine Drehachse besitzen. Hierzu kann sich der Drehpunkt beispielsweise durch eine mit dem äußeren Führungselement drehbeweglich in Verbindung stehenden Verbindungselement ausbilden, welches Verbindungselement beispielsweise mit dem Aufbaurahmen der zumindest einen Ausgleichseinrichtung und/oder mit dem zumindest einen Pfosten in Verbindung steht. Hierbei soll jedoch insbesondere das innere Führungselement innerhalb des äußeren Führungselements verschiebbar bleiben. Durch das Verbindungselement kann somit ein Drehpunkt bzw. eine Drehachse für die Linearführung sowie auch das zumindest eine durch die Linearführung linear geführte Federelement ausgebildet werden. Das zumindest eine Federelement kann in einem Quersteg des äußeren Führungselements befestigt sein.
Zur Übertragung des Hubs auf das zumindest eine Federelement sowie die Linearführung in einer von einer Neutralstellung abweichenden Stellung der Schwenkachse kann ein Schwenkhebel bzw. ein Hebelelement vorgesehen sein, welcher beispielsweise mittels Klemmelementen oder durch andere Befestigungsmittel drehfest an der Schwenkachse angeordnet sein kann. Der Schwenkhebel kann zum Beispiel U- oder V-förmig ausgebildet sein. Ggf. können sich auch andere Ausgestaltungsformen für den Schwenkhebel eignen. Das zumindest eine Federelement bzw. die Linearführung ist hierbei vorzugsweise schwenkbar mit dem Schwenkhebel verbunden. Vorzugsweise kann sich eine schwenkbare Verbindung mit dem inneren Führungselement im Bereich der Spitze des Schwenkhebels ergeben. Zur Anbindung der Linearführung bzw. des zumindest einen Federelements an den Schwenkhebel kann eine Lasche vorgesehen sein, welche vorzugsweise mit dem inneren Führungsrohr sowie dem zumindest einen Federelement gekoppelt ist. Die Lasche kann mit einer mehrere Bohrungen aufweisenden Lochreihe versehen sein. Zudem kann auch der Schwenkhebel mit einer entsprechenden Lochreihe versehen sein. Die Anzahl der Bohrungen der Lochreihen kann dabei beliebig sein. Zur drehbeweglichen Verbindung des inneren Führungsrohres mit dem Schwenkhebel kann beispielsweise Verbindungselement genutzt werden, welches durch eine vorgesehene Bohrung der jeweiligen Lochreihe des Schwenkhebels sowie der Lasche gebracht werden kann. Durch unterschiedliches Einsetzen des Verbindungselementes in eine der Bohrungen der Lochreihen kann die Länge des Schwenkhebels beeinflusst werden, und somit ebenfalls die Höhe des Gegenmomentes, welches durch ein Ausschwenken des Schwenkhebels bei Verschwenken der Schwenkachse erzeugt wird. Wie bereits erwähnt befindet sich das zumindest eine Federelement in Neutralstellung der zumindest einen Ausgleichseinrichtung nicht oder in einem lediglich geringen Spannungszustand. Dadurch werden noch keine Kräfte auf den Schwenkhebel ausgeübt.
Weiterhin kann die zumindest eine Ausgleichseinrichtung zumindest ein Dämpfungsmodul zur Schwingungsdämpfung der Schwenkachse umfassen. Durch das zumindest eine Dämpfungsmodul kann eine Dämpfung von Schwingungen, welche auf die Schwenkachse einwirken, ermöglicht werden. Insbesondere können Schwingungen der Schwenkachse bei einem stärkeren Windaufkommen auftreten, sobald Wind auf das mindestens eine Solarmodul einwirkt. Dieser Effekt wird oftmals bei einer gegenüber der Horizontalstellung verschwenkten Stellung der Schwenkachse und damit des zumindest einen Solarmoduls verstärkt werden. Durch das zumindest eine Dämpfungsmodul können die Drehschwingungen auf die Schwenkachse gedämpft werden, wobei der eigentliche Zweck der zumindest einen Ausgleichseinrichtung durch das Dämpfungsmodul nicht beeinflusst wird.
Hierzu kann das zumindest eine Dämpfungsmodul mechanisch mit der Schwenkachse sowie mit einem Rahmenelement des Aufbaurahmens der zumindest einen Ausgleichseinrichtung und/oder mit dem wenigstens einen Pfosten gekoppelt sein. Um das zumindest eine Dämpfungsmodul mit der Schwenkachse mechanisch zu koppeln, kann beispielsweise das drehfest mit der Schwenkachse verbundene Schwenkhebel einen Vorsprung aufweisen, an dem das zumindest eine Dämpfungsmoduls schwenkbar angebunden sein kann. Weiterhin kann eine Anbindung des zumindest einen Dämpfungsmoduls am Aufbaurahmen der zumindest einen Ausgleichseinrichtung oder an den wenigstens einen Pfosten vorgesehen sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Dämpfungsmodul um ein hydraulisches Dämpfungsmodul. Die Nutzung anderer Elemente zur Dämpfung ist jedoch ebenfalls denkbar. Durch eine derartige beschriebene Anordnung zumindest eines Dämpfungsmoduls können beispielsweise durch ein Windaufkommen entstehende Schwingungen an der Schwenkachse bzw. an den Solarmodulen abgedämpft werden, wodurch sich ein schwingungsunanfälliges und stabiles System ergibt.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung kann die Schwenkachse mittels einer Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung in Form eines Gelenklagers auf dem zumindest einen Pfosten angeordnet sein. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Schwenkachse und der zumindest eine Pfosten bei einer Horizontalstellung der Schwenkachse einen Winkel φ von vorzugsweise 90° einschließen. Die Schwenkachse kann hierbei mittels des Gelenklagers um einen Winkel φ‘ gegenüber dem zumindest einen Pfosten neigbar sein. Der Winkel φ‘ kann so beispielsweise einen Betrag von 91° bis 140° aufweisen. In der Horizontalstellung der Schwenkachse kann die zumindest eine Ausgleichseinrichtung mit der Schwenkachse einen Winkel ω von zumindest annähernd 90° einschließen. Die zumindest eine Ausgleichseinrichtung kann dabei mit der Schwenkachse sowie mit dem zumindest einen Pfosten gekoppelt sein. Bei einer Neigung der Schwenkachse um einen Winkel φ‘ gegenüber dem zumindest einen Pfosten kann die zumindest eine Ausgleichseinrichtung durch die genannte Koppelung mit der Schwenkachse sowie durch die schwenkbare Koppelung mit dem zumindest einen Pfosten einen zumindest annähernd konstanten Winkel ω beibehalten, welcher vorzugsweise nach wie vor zumindest annähernd 90° beträgt.
Das Gelenklager kann ein kugelförmiges Gehäuse umfassen, innerhalb welchen kugelförmigen Gehäuses ein Kugelelement angeordnet ist. Das kugelförmige Gehäuse kann aus einer Unterschale und einer Oberschale bestehen. Innerhalb des kugelförmigen Gehäuses kann ein Kugelelement angeordnet sein, welches aus einer ersten Kugelhälfte und einer zweiten Kugelhälfte besteht. Die Schwenkachse kann dabei zwischen der ersten Kugelhälfte und der zweiten Kugelhälfte des Kugelelements gelagert sein. Insbesondere kann der äußere obere Radius des Gelenklagers aufgrund einer dünnwandigen Ausbildung der Oberschale relativ klein gehalten werden kann. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere in der Hinsicht vorteilhaft, wodurch der Schwerpunkt der Aufbauten in einer geringen Höhe über dem Zentrum der Schwenkachse liegen kann. Aus der Gewichtskraft der verschwenkten Solarmodule und dem geringen Abstand des Schwerpunktes vom Zentrum der Schwenkachse kann ein wesentlich geringeres Moment resultieren, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Gelenklager um eine trockene Gleitlagerung. Daher kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Werkstoffe der Kugelhälften und der Unterschale derartig gewählt sind, dass eine Gleitpaarung entstehen kann, welche für einen Trockenlauf geeignet ausgelegt ist. Da eine beständige komplette Abdichtung einer derartigen Lagerung, welche unter allen Umweltbedingungen wie beispielsweise Regen, Wind oder Sandstürmen fehlerfrei arbeiten können muss, lediglich auf schwere Weise herstellbar ist, ist es vorteilhaft, wenn in das Gelenklager eingetragene Verunreinigungen schnellstmöglich aus dem Gelenklager entfernt werden können. Daher kann vorgesehen sein, dass die Unterschale des kugelförmigen Gehäuses auf der Kontaktseite zu der zweiten Kugelhälfte in Rillen und Tragbereiche unterteilt ist. Zudem kann die Unterschale des kugelförmigen Gehäuses einen Trichterboden aufweisen, welcher zu zumindest einer Öffnung in der Unterschale führt. Durch die Rillen und Tragbereiche, sowie den Trichterboden und zumindest eine Öffnung können Schmutzpartikel und Wasser aus dem Gelenklager ausgeleitet werden. Dadurch kann eine Funktionssicherheit und ein lediglich minimaler Verschleiß des Gelenklagers gewährleistet werden.
Wie bereits erwähnt, ist wenigstens einen Pfosten zum Tragen und Lagern der Schwenkachse vorgesehen. Statt wenigstens eines Pfostens kann als Fundamentierung ebenso eine Pfostenanordnung genutzt werden. Der wenigstens eine Pfosten oder auch die Pfostenanordnung können dabei Schraubfundamente aufweisen und/oder durch Schraubfundamente ausgebildet sein. Wird für eine Schraubfundamentierung beispielsweise eine Pfostenanordnung genutzt, so kann sich die Schraubfundamentierung aus einem ersten Stützfuß und einem zweiten Stützfuß zusammensetzen, welche jeweils in einer Bodenfläche verankert sind. Um den ersten Stützfuß und den zweiten Stützfuß mechanisch aneinander zu koppeln, kann eine Brücke genutzt werden, welche den und hierbei in ihrer relativen Orientierung zueinander hält. Zum Einbringen bzw. Eindrehen des ersten Stützfußes und des zweiten Stützfußes in die Bodenfläche bilden die Stützfüße jeweils an ihrem in Richtung weg der Brücke weisenden freien Endbereich vorzugsweise ein Gewinde aus. Über eine Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung kann die Schwenkachse aufgenommen werden. Die Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung kann so beispielsweise von der Brücke getragen werden. Sowohl der erste Stützfuß als auch der zweite Stützfuß sind vorzugsweise lösbar mit der Brücke verbunden bzw. lösbar an der Brücke festgesetzt. Auch wird die Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung lösbar an der Brücke gehalten bzw. kann von der Brücke abgenommen werden. Vorzugsweise umfasst die Brücke eine zweiteilige Formschale, welche beispielsweise aus korrespondierend zueinander ausgebildeten Formschalenhälften gebildet ist und mittels welcher Formschale der erste Stützfuß und der zweite Stützfuß formschlüssig aufgenommen werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Schraubfundamente besitzen der erste Stützfuß und der zweite Stützfuß eine Einbindetiefe, welche beispielsweise je nach vorliegenden Bodenverhältnissen variabel sein kann, um auf der Schwenkachse gelagerte Solarmodule stabil zu lagern. Durch die Einbindetiefe der Stützfüße in die Bodenfläche kann sich vorgesehene Höhe der Schwenkachse sowie eine Basis der Stützfüße im Bereich der Bodenfläche ergeben. Die Ausmaße der Höhe sowie der Basis können sich je nach vorliegender Einbindetiefe der Schraubfundamente ergeben. Bei den Schraubfundamenten kann die den ersten und den zweiten Stützfuß mechanisch koppelnde Brücke die auf die Schraubfundamente übertragenen Lasten in Druck- und Zugkräfte umwandeln, welche der erste Stützfuß und der zweite Stützfuß in dem vorgesehenen Abstand in die Bodenfläche einleiten können. Der erste Stützfuß und der zweite Stützfuß können beispielsweise in einem vorgesehenen Winkel oder auch parallel zueinander orientiert sein.
In einem weiteren Beispiel einer schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule kann die zumindest eine Ausgleichseinrichtung ebenfalls derart mechanisch an die Schwenkachse gekoppelt sein, dass die Schwenkachse über die zumindest eine Ausgleichseinrichtung mit einem Moment beaufschlagbar ist, welches Moment ein zumindest teilweise durch die Gewichtskraft des mindestens einen auf der Schwenkachse angeordneten Solarmoduls resultierendes Moment auf die Schwenkachse zumindest teilweise kompensiert. Hierbei kann die zumindest eine Ausgleichseinrichtung zumindest ein Federelement umfassen. Das zumindest eine Federelement kann dabei derartig schwenkbar mit der Schwenkachse sowie mit dem wenigstens einen Pfosten gekoppelt sein, dass das zumindest eine Federelement in einer Horizontalstellung der Schwenkachse keine oder zumindest nahezu keine Spannung aufweist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Federelement derartig schwenkbar mit der Schwenkachse und dem wenigstens einen Pfosten gekoppelt ist, dass das zumindest eine Federelement in einer gegenüber der Horizontalstellung verschwenkten Stellung der Schwenkachse zumindest eine geringe Spannung aufweist. Die zumindest eine Ausgleichseinrichtung kann zudem zwei oder mehr Federelemente aufweisen.
Um das zumindest eine Federelement mit der Schwenkachse zu koppeln, kann ein Schwenkhebel bzw. ein Hebelelement drehfest an der Schwenkachse angebunden sein. Bei dem Hebelelement kann es sich um ein beispielsweise V-förmiges Flächenelement handeln, welches rechtwinklig zur Schwenkachse bzw. zu dem zumindest einen Solarmodul und in Horizontalstellung der Schwenkachse parallel zu dem wenigstens einen Pfosten ausgebildet ist bzw. dabei vorzugsweise eine Vertikalstellung einnimmt. Neben einer V-Form des Hebelelements ist auch eine Ausbildung dessen beispielsweise in einer U-Form oder einer eckigen Form denkbar. Das zumindest eine Federelement kann mit einem ersten Ende schwenkbar an dem Hebelelement angebunden sein. Mit einem zweiten Ende kann das zumindest eine Federelement in einer bodennahen Position mittels einer geeigneten Einrichtung an den wenigstens einen Pfosten gekoppelt sein. Wie bereits erwähnt kann es vorgesehen sein, dass das zumindest eine Federelement bei Horizontalstellung der Schwenkachse bzw. einer annähernden Vertikalstellung des Hebelelements keine oder zumindest nahezu keine Spannung bzw. Vorspannung aufweist, bei einer gegenüber der Horizontalstellung verschwenkten Stellung der Schwenkachse bzw. einer von der Vertikalstellung abweichenden Stellung des Hebelelements zumindest eine geringe Spannung. Je größer die von der Horizontalstellung abweichende Stellung der Schwenkachse ausgebildet ist, bzw. je größer der Schwenkwinkel der Schwenkachse gegenüber der Horizontalen ausgebildet ist, desto größer kann die Spannung des zumindest einen Federelements sein.
Durch die Spannung des zumindest einen Federelements kann auch hier eine Federkraft resultieren, durch welche ein Wirkhebel auf die Schwenkachse gebildet wird. Auf diese Weise kann durch die Federkraft und den Wirkhebel ein Moment auf die Schwenkachse übertragen werden, welches das Moment zumindest annähernd kompensieren kann, das insbesondere durch die Gewichtskraft der auf der Schwenkachse angeordneten Solarmodule auf die Schwenkachse entsteht. Das zumindest eine Federelement bzw. das Hebelelement und das zumindest eine Federelement der zumindest einen Ausgleichseinrichtung können daher derartig ausgelegt sein, dass sich das durch die zumindest eine Ausgleichseinrichtung zu erhaltende Moment und das durch die Gewichtskraft der Solarmodule auf die Schwenkachse resultierende Moment gegenseitig kompensieren.
Als weiteren Bestandteil kann auch diese zumindest eine Ausgleichseinrichtung zumindest ein Dämpfungsmodul umfassen. Das zumindest eine Dämpfungsmodul kann mit der Schwenkachse sowie mit dem wenigstens einen Pfosten gekoppelt sein. Um das zumindest eine Dämpfungsmodul mit der Schwenkachse zu koppeln, kann beispielsweise das drehfest mit der Schwenkachse verbundene Hebelelement eine Einrichtung zur Anbindung des zumindest einen Dämpfungsmoduls an das Hebelelement aufweisen. Weiterhin kann eine Anbindung des zumindest einen Dämpfungsmoduls an den wenigstens einen Pfosten vorgesehen sein. Dazu kann der wenigstens eine Pfosten vorzugsweise in bodennaher Position eine Einrichtung zur Anbindung des zumindest einen Dämpfungsmoduls an den wenigstens einen Pfosten aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule kann die zumindest eine Ausgleichseinrichtung zumindest ein Seilelement sowie zumindest ein Federelement umfassen. Das zumindest eine Seilelement kann im Bereich eines ersten Endes mit der Schwenkachse gekoppelt sein, im Bereich eines zweiten Endes mit dem zumindest einen Federelement. Das zumindest eine Federelement kann dabei wiederum vorzugsweise schwenkbar mit dem wenigstens einen Pfosten gekoppelt sein. Weiterhin kann das zumindest eine Seilelement derartig mit der Schwenkachse gekoppelt sein, dass das zumindest eine Federelement in einer Horizontalstellung der Schwenkachse keine oder zumindest nahezu keine Spannung aufweist. Auch ist eine schwenkbare Koppelung des zumindest einen Seilelements mit der Schwenkachse denkbar, dass das zumindest eine Federelement in einer gegenüber der Horizontalstellung verschwenkten Stellung der Schwenkachse zumindest eine geringe Spannung aufweist.
Auch bei dieser Ausführungsform kann ein Hebelelement vorgesehen sein, welches vergleichbar der oben beschriebenen Form drehfest an der Schwenkachse angebunden ist. Das zumindest eine Seilelement kann dabei im Bereich eines ersten Endes an das Hebelelement schwenkbar angebunden sein. In dem Bereich eines zweiten Endes kann das zumindest eine Seilelement mit dem zumindest einen Federelement gekoppelt sein. Im Vergleich zu der vorherigen Ausführungsform kann das zumindest eine Federelement bei in dieser Ausführungsform auf der gegenüberliegenden Seite des wenigstens einen Pfostens angeordnet sein, wobei das zumindest eine Federelement an einer Einrichtung zur Anbindung vorzugsweise im Bereich des oberen Endes des wenigstens einen Pfostens angebunden ist. Das zumindest eine Seilelement kann dabei auf der gegenüberliegenden Seite des wenigstens einen Pfostens mit der Schwenkachse bzw. mit dem an der Schwenkachse drehfest angeordneten Hebelelement gekoppelt sein. Um das zumindest eine Seilelement mit dem zumindest einen Federelement verbinden zu können, kann der wenigstens eine Pfosten einen Durchbruch zur Durchführung des zumindest einen Seilelements aufweisen. Zur Umlenkung des zumindest einen Seilelements kann die zumindest eine Ausgleichseinrichtung zumindest eine Umlenkvorrichtung umfassen. Insbesondere im Bereich des Durchbruchs durch den wenigstens einen Pfosten kann hierzu eine Umlenkvorrichtung angeordnet sein. Auch kann im Bereich des oberen Endes des wenigstens einen Pfostens eine Umlenkvorrichtung vorgesehen sein, um das zumindest eine Seilelement bei einer Verschwenkung der Schwenkachse in eine gegenüber der Horizontalstellung verschwenkte Stellung in geeigneter Weise umlenken zu können.
Eine weitere Ausführungsform einer schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung sieht zumindest eine Ausgleichseinrichtung vor, welche sich aus einer Anordnung zumindest eines Federelements, zumindest eines Seilelements sowie zumindest eines Dämpfungsmoduls zusammensetzten kann. Die durch zumindest ein Federelement, zumindest ein Seilelement sowie zumindest ein Dämpfungsmodul zusammengesetzte Ausgleichseinrichtung kann als eine Montageeinheit ausgebildet sein. Die Montageeinheit kann zudem einen Rahmen aufweisen, mit welchem das zumindest eine Federelement und das zumindest eine Dämpfungsmodul gekoppelt sein können. Das zumindest eine Seilelement kann dabei im Bereich eines ersten Endes mit der Schwenkachse gekoppelt sein, und im Bereich eines zweiten Endes mit dem zumindest einen Federelement. Weiterhin kann das zumindest eine Seilelement derartig mit der Schwenkachse gekoppelt sein, dass das zumindest eine Federelement in einer Horizontalstellung der Schwenkachse keine oder zumindest nahezu keine Spannung aufweist. Zudem kann es vorgesehen sein, dass das zumindest eine Seilelement derartig mit der Schwenkachse gekoppelt ist, dass das zumindest eine Federelement in einer gegenüber der Horizontalstellung verschwenkten Stellung der Schwenkachse zumindest eine geringe Spannung aufweist. Durch die Spannung des zumindest einen Federelementes kann sich eine Stabilisierung der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung bzw. der Schwenkachse ergeben. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass das zumindest eine Dämpfungsmodul zur Schwingungsdämpfung der Schwenkachse im Bereich eines ersten Endes schwenkbar mit der Schwenkachse gekoppelt ist, und im Bereich eines zweiten Endes im Bereich des zumindest einen Federelements angeordnet ist.
Die zumindest eine Ausgleichseinrichtung bzw. die Montageeinheit kann weiterhin Gleitlager umfassen, über welche sich die zumindest eine Ausgleichseinrichtung bzw. die Montageeinheit an der Schwenkachse abstützen kann. So kann die Montageeinheit einen beispielsweise V-förmigen Rahmen umfassen, welcher mit einem ersten Rahmenteil und mit einem zweiten Rahmenteil ausgestattet ist, die im Bereich einer Rahmenspitze zusammenlaufen bzw. im Bereich dieser Rahmenspitze verbunden sind. Besonders haben sich Ausgestaltungsformen des V-förmigen Rahmens als vorteilhaft erwiesen, bei welchen der offene Rahmenbereich zur Seite weist. Vorzugsweise sind die Gleitlager in einem Endbereich des ersten Rahmenteils angeordnet und durch Lagergabeln aufgenommen. Über die Gleitlager kann sich die Montageeinheit zudem an der Schwenkachse ausrichten. Im Bereich der Lagergabeln kann weiterhin ein Hebelelement angeordnet sein, das drehfest mit der Schwenkachse sowie ggf. schwenkbar mit dem Rahmen gekoppelt ist. Das zumindest eine Federelement kann an dem zweiten Rahmenteil schwenkbar angeordnet sein. Zwischen dem zumindest einen Federelement und dem Hebelelement kann sich das zumindest eine Seilelement erstrecken, welches vorzugsweise im Bereich der Rahmenspitze und in einem Bereich zwischen der Rahmenspitze und den Lagergabeln bzw. dem Hebelelement über Umlenkvorrichtungen umgelenkt wird.
Zur weiteren Stabilisierung der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung bzw. der Schwenkachse kann das zumindest eine Dämpfungsmodul zwischen dem Anbindungsbereich der Federelemente an den Rahmen und dem Hebelelement schwenkbar angeordnet sein. Somit kann sich eine dreieckförmige Ausgestaltung der zumindest einen Ausgleichseinrichtung bzw. der Montageeinheit ergeben, welche durch das Dämpfungsmoduls eine zusätzliche Stabilisierung erhält. Durch die Dreiecksform der zumindest einen Ausgleichseinrichtung bzw. der Montageeinheit wird die Schwenkbewegung der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung nicht eingeschränkt.
Weiterhin kann die Schwenkachse in dieser Ausführungsform mittels einer Befestigungsvorrichtung in Form eines Gelenklagers auf dem zumindest einen Pfosten angeordnet sein. Das Gelenklager kann hierbei vergleichbar zu dem bereits ausführlich beschriebenen Gelenklager ausgebildet sein.
Zumindest eine vorhergehend beschriebene Ausgleichseinrichtung der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule kann insbesondere für ein Solartrackingsystem genutzt werden, welches mehrere in einer Reihe angeordnete Solarmodule vorsieht. Die mehreren Solarmodule können dabei auf einer gemeinsamen Schwenkachse angeordnet sein, welche Schwenkachse mittels mehrerer Pfosten gelagert bzw. getragen sein kann. Die zumindest eine vorgesehene Ausgleichseinrichtung der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule kann vorzugsweise an zumindest einem Pfosten an zumindest einem Ende der Reihe von auf der Schwenkachse angeordneten Solarmodulen vorgesehen sein. Weiterhin können auch mehrere Ausgleichseinrichtungen der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung an Pfosten einer Reihe von auf einer Schwenkachse angeordneten Solarmodulen vorgesehen sein.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Solartrackingsystems.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer schwenkbaren Stützeinrichtung für Solarmodule aus dem Stand der Technik.
3 zeigt eine weitere schematische Ansicht einer schwenkbaren Stützeinrichtung für Solarmodule aus dem Stand der Technik.
4 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule in Horizontalstellung.
5A zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule.
5B zeigt eine schematische Ansicht einer verwendbaren Schraubfundamentierung.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausgleichseinrichtung in Neutralstellung.
7 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Ausgleichseinrichtung in Neutralstellung.
8 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule in verschwenkter Stellung.
9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule in verschwenkter Stellung.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausgleichseinrichtung in Aktivstellung.
11 zeigt eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ausgleichseinrichtung.
12A zeigt eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule in Horizontalstellung.
12B zeigt eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung gemäß 12A in einer um den Winkel φ‘ geneigten Stellung der Schwenkachse.
13 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung.
14A zeigt eine schematische Ansicht einer Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung gemäß 13.
14B zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung gemäß 13.
15 zeigt eine Ausführungsform einer schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule in Horizontalstellung.
16 zeigt eine schematische Seitenansicht einer schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung gemäß 15.
17 zeigt eine schematische Ansicht einer schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung gemäß 15 bzw. 16 in verschwenkter Stellung.
18 zeigt eine Ausführungsform einer schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung gemäß 15 mit einem Dämpfungsmodul.
19 zeigt eine weitere Ausführungsform einer schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule in Horizontalstellung.
20 zeigt eine perspektivische Ansicht einer schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung gemäß 19.
21 zeigt eine Detailansicht einer schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung nach 19.
22 zeigt eine weitere Ausführungsform einer schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule in Horizontalstellung.
23A zeigt eine schematische Seitenansicht einer schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung nach 22 in Horizontalstellung.
23B zeigt eine schematische Seitenansicht einer schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung nach 22 in verschwenkter Stellung.
24A zeigt eine weitere schematische Seitenansicht einer schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung nach 22 in Horizontalstellung.
24B zeigt eine schematische Seitenansicht einer schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung nach 22 in gegenüber der Horizontalstellung geneigter Stellung.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
In 1 ist ein einachsiges, horizontal angeordnetes Solartrackingsystem 1 abgebildet. Das Solartrackingsystem 1 umfasst eine gewisse Anzahl an Solarmodulen 6, welche mittels einer schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 2 verschwenkt werden können und auf einer üblicherweise gemeinsamen Schwenkachse 8 in einer Reihe 14 angeordnet sind. Die Reihe 14 an Solarmodulen 6 bzw. die Schwenkachse 8 ist entlang der Schwenkachse 8 gesehen relativ zu einer Horizontalstellung der Solarmodule 6 bzw. der Schwenkachse 8 verschwenkbar. Die Schwenkachse 8 der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 2 ist dabei auf regelmäßig beabstandeten Pfosten 10 in einer vorgesehenen Höhe angeordnet. Anhand einer Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung 16 (vgl. z.B. 4) ist die Schwenkachse 8 auf den jeweiligen Pfosten 10 gelagert. Mittels eines Aktors 12 kann die Schwenkachse 8 entlang der Schwenkachse 8 in eine gegenüber der Horizontalstellung verschwenkte Stellung gebracht werden kann (vgl. z.B. 8 oder 9). Der Aktor 12 ist üblicherweise mittig der in der Reihe 14 angeordneten Solarmodule 6 positioniert. Im Bereich des Aktors 12 kann ein von Solarmodulen 6 freier Bereich 14’ vorgesehen sein. Mittels des Aktors 12 können die Solarmodule 6 von Ost nach West mit dem Verlauf der Sonne mitgeführt werden. Der Abstand G zwischen dem am nächsten an dem Aktor 12 der Schwenkachse 8 positionierten Solarmodul 6a und dem am Ende 14‘‘ der Reihe 14 positionierten Solarmodul 6b kann dabei bis zu 40 Meter oder mehr betragen.
In 4 wird eine erfindungsgemäße schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 2 für Solarmodule 6 gezeigt. Die Solarmodule sind hierbei in etwa horizontal ausgerichtet. Wie bereits erwähnt ist die Schwenkachse 8 auf als Fundamentierung dienenden Pfosten 10 angeordnet. Bei der Schwenkachse 8 kann es sich beispielsweise um ein Rund-, Vierkant- oder Mehrkantrohr handeln. Zur Lagerung der Schwenkachse 8 auf den jeweiligen Pfosten 10 kann hierbei eine Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung 16 dienen. Bei Anordnung der Solarmodule 6 in Horizontalstellung W befindet sich auch die Schwenkachse 8 in einer Horizontalstellung W, sie ist somit nicht gegenüber der Horizontalen verschwenkt. Eine Ausgleichseinrichtung 18 der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 2 ist üblicherweise jeweils an einem Pfosten 10 im Bereich der Enden 14‘‘ der Reihe 14 vorgesehen, um eine ideale Gewichtskompensation der Solarmodule 6 zu erhalten bzw. einer Verdrehung der Schwenkachse 8, welche gewöhnlich im Bereich der Enden 14‘‘ der Reihe 14 am stärksten ausgeprägt ist, entgegenzuwirken. Weiterhin ist auch eine Anordnung von mehreren Ausgleichseinrichtungen 18 an mehreren Pfosten 10 eines Solartrackingsystems 1 denkbar. Die Ausgleichseinrichtung 18 ist hierbei mechanisch mit der Schwenkachse 8 gekoppelt, zudem kann die Ausgleichseinrichtung 18 mittels eines (Fundament-)Anbindungselements 46 an dem jeweils vorgesehenen Pfosten 10 angebracht sein. Da die Schwenkachse 8 in Horizontalstellung W ausgerichtet ist, befindet sich die Ausgleichseinrichtung 18 in Neutralstellung N.
Wie die 5A zeigt, kann statt Pfosten 10 als Fundamentierung ohne weiteres auch eine Pfostenanordnung 10‘, beispielsweise in Form von Schraubfundamenten 10‘‘, verwendet werden. Die Schwenkachse 8 lagert hierbei ebenfalls mittels einer geeigneten Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung 16 auf der Pfostenanordnung 10‘. Zudem kann auch bei Nutzung einer Pfostenanordnung 10‘ die Ausgleichseinrichtung 18 anhand eines geeignet ausgebildeten Anbindungselements 46 an der Pfostenanordnung 10‘ befestigt werden. Das Anbindungselement 46 kann hierbei an den jeweils zu verwendenden Pfosten 10 oder die Pfostenanordnung 10‘ angepasst werden oder verstellbar ausgebildet sein. Zudem kann vorgesehen sein, dass das Fundamentanbindungselement 46 jeweils an verschiedene Ausrichtungswinkel der Pfostenanordnung 10‘ anpassbar sind, um dadurch auch Aufbautoleranzen der Pfostenanordnung 10‘ ausgleichen zu können. Zur Anbindung der Ausgleichseinrichtung 18 an die Schwenkachse 8 ist jeweils ein Befestigungselement 22 vorgesehen, welches im Zusammenhang mit folgenden Abbildungen genauer beschrieben wird.
Die zuvor erwähnten Schraubfundamente 10‘‘ sind beispielhaft in der 5B abgebildet. Die hier zu erkennenden Schraubfundamente 10‘‘ setzen sich zusammen aus einem ersten Stützfuß SF1 und einem zweiten Stützfuß SF2, die jeweils in einer Bodenfläche 9 verankert sind. Weiter ist eine Brücke 56 zu erkennen, welche den ersten Stützfuß SF1 und den zweiten Stützfuß SF2 mechanisch aneinander koppelt und hierbei in ihrer relativen Orientierung zueinander hält. Zum Einbringen bzw. Eindrehen des ersten Stützfußes SF1 und des zweiten Stützfußes SF2 in die Bodenfläche 9 bilden der erste Stützfuß SF1 und der zweite Stützfuß SF2 jeweils an ihrem in Richtung weg der Brücke 56 weisenden freien Endbereich ein Gewinde 54 aus. Über eine Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung 16 (vgl. 5A) kann die Schwenkachse 8 aufgenommen werden. Die Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung 16 kann so beispielsweise von der Brücke 56 getragen werden. Sowohl der erste Stützfuß SF1 als auch der zweite Stützfuß SF2 sind vorzugsweise lösbar mit der Brücke 56 verbunden bzw. lösbar an der Brücke 56 festgesetzt. Auch wird die Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung 16 lösbar an der Brücke 56 gehalten bzw. kann von der Brücke 56 abgenommen werden. Vorzugsweise umfasst die Brücke 56 eine zweiteilige Formschale 58, welche aus korrespondierend zueinander ausgebildeten Formschalenhälften gebildet ist und mittels welcher Formschale 58 der erste Stützfuß SF1 und der zweite Stützfuß SF2 formschlüssig aufgenommen werden können.
Weiterhin ist in der 5B eine Möglichkeit gezeigt, wie die Schraubfundamente 10‘‘ aufgestellt bzw. in den Boden 9 eingebracht sein können. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Schraubfundamente 10‘‘ besitzen der erste Stützfuß SF1 und der zweite Stützfuß SF2 eine Einbindetiefe ET, welche beispielsweise je nach vorliegenden Bodenverhältnissen variabel sein kann, um auf der Schwenkachse 8 gelagerte Solarmodule 6 stabil zu lagern. Durch die Einbindetiefe ET der Stützfüße SF1 und SF2 in die Bodenfläche 9 ergibt sich eine Höhe HS der Schwenkachse 8 sowie eine Basis A_SF der Stützfüße SF1 und SF2 im Bereich der Bodenfläche 9. Die Ausmaße der Höhe HS sowie der Basis A_SF können sich je nach vorliegender Einbindetiefe ET der Schraubfundamente 10‘‘ ergeben. Bei den Schraubfundamenten 10‘‘ kann die den ersten und den zweiten Stützfuß SF1 und SF2 mechanisch koppelnde Brücke 56 die auf die Schraubfundamente 10‘‘ übertragenen Lasten in Druck- und Zugkräfte F_D und F_Z umwandeln, welche der erste Stützfuß SF1 und der zweite Stützfuß SF2 in dem Abstand A_SF in die Bodenfläche 9 einleiten können. Der erste Stützfuß SF1 und der zweite Stützfuß SF2 können ohne weiteres auch parallel zueinander orientiert sein.
Die 6 zeigt nun eine erfindungsgemäße Ausgleichseinrichtung 18. In der 6 ist die Anordnung der Ausgleichseinrichtung 18 bei Horizontalstellung W der Schwenkachse 8 dargestellt. Ist die Schwenkachse 8 in Horizontalstellung W angeordnet, so befindet sich die Ausgleichseinrichtung 18, wie auch in den 4 und 5A gezeigt, in Neutralstellung N. Die Ausgleichseinrichtung 18 weist einen Aufbaurahmen 28 auf, welcher insbesondere Befestigungsmittel für unterschiedliche Bestandteile der Ausgleichseinrichtung 18 beinhaltet bzw. bereitstellt. So umfasst der Aufbaurahmen 18 eine Befestigungsplatte 48, an welcher das jeweilige Anbindungselement 46 zur Anbindung der Ausgleichseinrichtung 18 bzw. des Aufbaurahmens 28 an den Pfosten 10 oder die Pfostenanordnung 10‘ angebracht ist. Anhand eines Befestigungselements, vorzugsweise in Form eines Gleitlagers 22, welches sich beispielsweise aus Gleitlagerschalen 24a und 24b (Gleitlagerschale 24b vgl. 11) zusammensetzt, kann der Aufbaurahmen 18 drehbeweglich zur Schwenkachse 8 fixiert werden.
Weiterhin zählt eine als Federpaket 20 bezeichnete Anordnung zur erfindungsgemäßen Ausgleichseinrichtung 18. Das Federpaket 20 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei lineargeführte Federelemente 30 auf. So ist weiter eine Linearführung 32 vorgesehen, welche sich zwischen den jeweiligen Enden der Federelemente 30 erstreckt. Die Linearführung 32 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus gegeneinander verschiebbaren Führungsrohren 34a, 34b ausgebildet. Ein äußeres Führungsrohr 34a sowie ein inneres Führungsrohr 34b sind derartig zueinander angeordnet, dass sich das innere Führungsrohr 34b in das äußere Führungsrohr 34a schieben lässt. In 6 ist lediglich das äußere Führungsrohr 34a der Linearführung 32 sichtbar, in der folgenden 7 ist zudem das innere Führungsrohr 34b angedeutet. Das Federpaket 20 bzw. insbesondere die Linearführung 32 ist weiterhin drehbeweglich mittels eines Verbindungsbolzens (44, vgl. 11) an dem Aufbaurahmen 28 angeordnet. Der Verbindungsbolzen 44 bildet hierbei einen Drehpunkt bzw. eine Drehachse D für das Federpaket 20 aus. Vorzugsweise steht der Verbindungsbolzen 44 hierzu mit dem äußeren Führungsrohr 34a in Verbindung, wobei das innere Führungsrohr 34b innerhalb des äußeren Führungsrohres 34a verschiebbar bleibt. Zudem ist das Federpaket 20 mit einem Schwenkhebel 38 der Ausgleichseinrichtung 18 verbunden. Der Schwenkhebel 38 kann z.B. U- oder V-förmig ausgebildet sein, wobei sich eine Verbindung zu dem inneren Führungsrohr 34b im Bereich der Spitze des hier V-förmigen Schwenkhebels 38 ergeben kann. Ggf. können sich auch andere Ausgestaltungsformen für den Schwenkhebel 38 eignen. Beispielsweise mittels Klemmelementen 26 kann der Schwenkhebel 38 drehfest an der Schwenkachse 8 angeordnet sein. Jedoch können auch andere Befestigungsmittel für den Schwenkhebel 8 genutzt werden.
Weiterer Bestandteil der erfindungsgemäßen Ausgleichseinrichtung 18 kann außerdem ein Dämpfungsmodul 36 sein. Anhand eines Dämpfungsmoduls 36 können beispielsweise durch Windbeeinflussung erzeugte Drehschwingungen auf die Schwenkachse 8 gedämpft werden, wobei der eigentliche Zweck der Ausgleichseinrichtung 18 durch das Dämpfungsmodul 36 nicht beeinflusst wird. Insbesondere bei einer gegenüber der Horizontalstellung verschwenkten Stellung V der Schwenkachse 8 bzw. der Solarmodule 6 ist die schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung für Solarmodule 2 bzw. das Solartrackingsystem 1 oftmals stark durch Windaufkommen beeinflussbar, wodurch Schwingungen bezüglich der Schwenkachse 8 entstehen können und daher eine zusätzliche Belastung an der Schwenkachse 8 hervorgerufen wird. Mittels des Dämpfungsmoduls 36 kann die durch Wind herbeigeführte Belastung der Schwenkachse 8 zumindest teilweise kompensiert bzw. gedämpft werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Dämpfungsmodul 36 um ein hydraulisches Dämpfungsmodul. Die Nutzung anderer Elemente zur Dämpfung ist jedoch durchaus denkbar. Das Dämpfungsmodul 36 kann hierbei an einem Ende über einen Befestigungspunkt AD1 an einem Vorsprung 38‘ des Schwenkhebels 38 schwenkbar befestigt, und somit mit der Schwenkachse 8 mechanisch verbunden sein. An einem zweiten Ende kann das Dämpfungsmodul 36 vorzugsweise über einen Befestigungspunkt AD2 an der Befestigungsplatte 48 des Aufbaurahmens 28 oder an anderer geeigneter Stelle, wie im Bereich PB des Pfostens 10, schwenkbar angeordnet sein. Zudem ist ein zusätzlicher Anlenkhebel 40 vorgesehen, welcher drehfest mit der Schwenkachse 8 in Verbindung steht. Zur Steigerung der Dämpfungswirkung des Dämpfungsmoduls 36 können der Vorsprung 38‘ des Schwenkebels 38, der Anlenkhebel 40 sowie das Dämpfungsmodul 36 an dem Befestigungspunkt AD1 miteinander verbunden sein. Zudem kann hierdurch eine Erhöhung der Momentenübertragung in die Schwenkachse 8 erzielt werden.
Die folgende 7 zeigt nun eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Ausgleichseinrichtung 18 in Neutralstellung N. Hierbei ist ein Teilbereich des Aufbaurahmens 28 im Hintergrund erkennbar. In der genannten Darstellung sind die einzelnen Bestandteile des Federpakets 20 gut sichtbar. Das Federpaket 20 setzt sich aus zwei Federelementen 30 sowie einer Linearführung 32 zusammen, welches durch ein äußeres Führungsrohr 34a und ein in dem äußeren Führungsrohr 34a verschiebbares inneres Führungsrohr 34b ausgebildet ist. Das äußere Führungsrohr 34a weist an dessen freien Ende einen Quersteg 50 auf, in welchen die Federelemente 30 eingehängt werden können. Weiterhin ist an einem oberen Ende des inneren Führungsrohres 34b eine Lasche 42 mit seitlichen Einhängeöffnungen 42‘ vorgesehen, an welchen die Federelemente 30 ebenfalls befestigt werden können.
Der Abstand zwischen den beiden Befestigungspunkten der Federelemente 30, also des Einhängebereichs 50‘ für die ersten Enden der Federelemente 30 in den Quersteg 50 sowie den Einhängeöffnungen 42‘ für die zweiten Enden der Federelemente 30 der Lasche 42, und damit die Länge der Federelemente 30, ist mit den Bezugsziffern LF versehen. In der Abbildung der 7 bezeichnet die Bezugsziffer LF die Länge der Federelemente 30 in Neutralstellung N der Ausgleichseinrichtung 18. Die Lasche 42 ist zudem mit einer mehrere Bohrungen B aufweisenden Lochreihe LR versehen. Zudem kann auch der Schwenkhebel 38 mit einer entsprechenden Lochreihe LR versehen sein.
Im vorliegenden Fall sind Bohrungen B₁, B₂ und B₃ in die Lasche 42 sowie den Schwenkhebel 38 eingebracht. Die Anzahl der Bohrungen B der Lochreihen LR kann dabei beliebig sein. Zur drehbeweglichen Verbindung des inneren Führungsrohres 34b mit dem Schwenkhebel 38 kann beispielsweise ein in dieser Abbildung nicht sichtbares Verbindungselement 52 genutzt werden, welches durch eine vorgesehene Bohrung B der jeweiligen Lochreihe LR des Schwenkhebels 38 sowie der Lasche 42 gebracht ist.
Die Drehachse D des Federpaketes 20 ist vorzugsweise im Bereich des oberen Endes des äußeren Führungsrohres 34b im Abstand LV zur einer jeweilig genutzten Bohrung B der Lochreihe LR angeordnet. Der Abstand LV bezeichnet daher auch die Länge des Hebels in Neutralstellung der Ausgleichseinrichtung 18. Durch unterschiedliches Einsetzen eines Verbindungselementes 52 in eine der Bohrungen B₁, B₂ oder B₃ der Lochreihen LR kann die Länge des durch das Hebelelement 38 ausgebildeten Schwenkhebels 38 beeinflusst werden, und somit ebenfalls die Höhe des Gegenmomentes M1, welches durch ein Ausschwenken des Schwenkhebels 38 bei Verschwenken der Schwenkachse 8 erzeugt wird. Die jeweiligen Längen des Schwenkhebels 38, welche sich je nach Nutzung der Bohrungen B₁, B₂ oder B₃ ergeben, sind in der 7 durch die Bezugszeichen LH₁, LH₂ und LH₃ gekennzeichnet. Der Abstand DA der Drehachse D zur Schwenkachse 8 bleibt hierbei stets unverändert, sowie auch der Abstand LD zwischen der Drehachse D und dem Einhängebereich 50‘ der Federelemente 30 in den Quersteg 50. Lediglich die Länge des jeweiligen Hebels LH in einer Horizontalstellung W der Schwenkachse 8, also in einer Neutralstellung N der Ausgleichseinrichtung 18 bzw. des Schwenkhebels 38, ist anpassbar. Vorzugsweise weisen die Federelemente 30 des Federpakets 20 in dieser Neutralstellung N keine Vorspannung oder lediglich eine geringe bzw. minimale Vorspannung auf, sodass (noch) keine Kräfte auf den Schwenkhebel 38 ausgeübt werden. Darauf weist auch die minimale Federlänge der Federelemente 30, angedeutet durch die Bezugsziffern LF, hin.
Die 8 zeigt eine Seitenansicht der schwenkbaren Einrichtung 2 entlang der Schwenkachse 8. Zudem zeigt auch die 9 eine weitere, perspektivische Ansicht eines ähnlichen Zustands der schwenkbaren Einrichtung 2. Die Schwenkachse 8 der schwenkbaren Einrichtung 2 ist hierbei jeweils um den Winkel α in Bezug auf die Horizontale O verschwenkt, wodurch sich die Solarmodule 6 in einer verschwenkten Stellung befinden. Dieser Zustand ist durch das Bezugszeichen V angedeutet. Der Schwenkhebel 38 ist durch die Drehung der Schwenkachse 8 ebenfalls mitgedreht. Aufgrund der Verschwenkung der Schwenkachse 8 befindet sich die Ausgleichseinrichtung 18 in diesem Fall in einer Aktivstellung E. Dadurch verdreht sich auch das Federpaket 20, bestehend aus den Federelementen 30 sowie der Linearführung 32, wobei die Federelemente 30 bzw. die Anordnung der Führungsrohre 34a, 34b gelängt werden. Wie schnell das Federpaket 20 um die Drehachse D des Federpaktes 20 dreht, hängt vom Verhältnis der Längen des Abstandes DA der Drehachse D zu der Schwenkachse 8 sowie der Länge LV des Hebels (in der Neutralstellung N) ab. Je kleiner die Länge LV des Hebels in der Neutralstellung N ist, umso größer ist die Drehbewegung des Federpaketes 20 bei Verlassen der Neutralstellung N. Die Mitdrehung des Federpaketes 20 bei Verschwenkung der Schwenkachse 8 hat somit den Aufbau eines Gegenmoments M1 auf die Schwenkachse 8 zur Folge, welches dem Drehmoment M2 entgegenwirkt (vgl. 2, 3). Vorzugsweise erfolgt eine Auslegung des Schwenkhebels 38 sowie der Federelemente 30 derart, dass sich das Moment M2 und das Gegenmoment M1 gegenseitig kompensieren. Auf diese Weise kann durch die Ausgleichseinrichtung 18 eine exaktere Nachführung der Solarmodule 6 sowie eine Entlastung der Schwenkachse 8 ermöglicht werden. Zudem kann die Spannung der Federelemente 30 genutzt werden, um das Rückschwenken der Schwenkachse 8 in die Horizontalstellung zu erleichtern, da hierbei ein geringerer Energieaufwand zur Verschwenkung der Schwenkachse 8 benötigt wird.
Die weitere 10 zeigt im Detail die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Ausgleichseinrichtung 18. Schwenkt die Schwenkachse 8 bzw. der Schwenkhebel 38 um den Winkel α, wird die Ausgleichseinrichtung 18 in die Aktivstellung E gebracht. Das durch den Verbindungsbolzen 52 gelenkig angebundene innere Führungsrohr 34b des Federpaketes 20 wird dabei von dem Schwenkhebel 38 mitgenommen bzw. innerhalb des äußeren Führungsrohres 34a verschoben. In dem Ausführungsbeispiel der 10 ist der Verbindungsbolzen 52 in der äußeren Bohrung B₁ der Lochreihe LR der Lasche 42 sowie des Schwenkhebels 38 eingesetzt, wodurch die Länge LH₁ des Schwenkhebels 38 für den Hub H und die Verdrehung des Federpaketes 20 wirksam wird. Indem die Führungsrohre 34a, 34b des Federpaketes 20 ineinander verlaufen, wird zum einen das ganze Federpaket 20 um den mit λ gekennzeichneten Winkel in Bezug auf die Vertikale U verdreht, und die Federelemente 30 des Federpaketes 20 um den Hub H auf eine Länge gelängt, welche in der 10 durch LF + H gekennzeichnet ist. Über den Wirkhebel WH und der durch die Verlängerung der Federelemente entstehenden Kraft kann sich ein Gegenmoment M1 an der Schwenkachse 8 aufbauen. Die Länge des Hebels in Aktivstellung der Ausgleichseinrichtung ist durch das Bezugszeichen LV + H angedeutet. Die ineinanderlaufenden Führungsrohre 34a, 34b verhindern hierbei, dass die Federelemente 30 bzw. das gesamte Federpaket 20 um die Drehachse D des Federpaketes 20 umschlagen können.
In der 11 ist eine erfindungsgemäße Ausgleichseinrichtung 18 in einer Schnittdarstellung auf die Schwenkachse 8 dargestellt. Hierdurch wird ersichtlich, dass das Federpaket 20 und das Dämpfungsmodul 36 zwischen den Gleitlagerschalen 24a, 24b angebracht sind. Durch die Gleitlagerschalen 24a, 24b kann gewährleistet werden, dass zum einen die Achsparallelität zwischen der Schwenkachse 8 und der Drehachse D des Federpaketes 20 gegeben ist. Weiterhin können durch die Kräfte zwischen diesen beiden Achsen 8, D keine Verwindungen des Aufbaurahmens 28 erzeugt werden. Über den Aufbaurahmen 28 muss somit lediglich das aufgebaute Gegenmoment M1 und Kräfte des Dämpfungsmoduls 36 in eine Fundamentierung, wie den Pfosten 10, abgeleitet werden. Die Gleitlagerschalen 24a, 24b können nach oben offen ausgebildet sein, um die Montage der Ausgleichseinrichtung 18 an der Schwenkachse 8 zu erleichtern. Es ist jedoch auch denkbar, statt der Gleitlager 24a, 24b andere drehbewegliche Verbindungen hin zur Schwenkachse 8 zu nutzen, beispielsweise Stützrollen am Umfang.
In den 12A und 12B sind zwei weitere Ansichten einer erfindungsgemäßen schwenkbaren Einrichtung 2 abgebildet. Da zur Lagerung der Schwenkachse 8 auf Pfosten 10 Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtungen 16 in Form von Gelenklagern 60 genutzt werden können, ist neben einer Verdrehung der Schwenkachse 8 um einen Winkel α auch eine Neigung R der Schwenkachse 8 gegenüber der Fundamentierung in Form des Pfostens 10 bzw. auch gegenüber der Horizontalen = um einen Winkel φ‘ möglich. So zeigt die 12A eine Stellung der Schwenkachse 8 ohne eine Neigung, wie durch den Winkel φ veranschaulicht dargestellt wird. Die Ausgleichseinrichtung 18 ist an die Pfosten 10 sowie die Schwenkachse 8 in einem vorzugsweisen minimalen Abstand P montiert. Zwischen der Schwenkachse 8 und der Ausgleichseinrichtung 18 wird hierbei ein Winkel ω eingeschlossen, welcher vorzugsweise 90° betragen kann. Auch der Winkel φ beträgt in diesem Fall beispielsweise 90°.
In 12B ist hingegen eine Neigung R der Schwenkachse 8 um den Winkel φ‘ gegenüber dem Pfosten 10 zu sehen. Der Winkel φ‘ kann so zum Beispiel einen Betrag von 91° bis 140° aufweisen. Insbesondere ist hier sichtbar, dass die Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung 16 durch ein Gelenklager 60 ausgebildet ist, welches die Schwenkachse 8 umschließt. Auch bei einer Neigung der Schwenkachse 8 bleibt der Winkel ω zwischen der Schwenkachse 8 und der Ausgleichseinrichtung 18 unverändert, und kann weiterhin beispielsweise 90° betragen. Die Anbindungselemente 46 der Ausgleichseinrichtung 18 an die Pfosten 10 oder auch an eine Pfostenanordnung 10‘ sind vorzugsweise derartig ausgebildet, dass diese einer Neigung der Schwenkachse 8 folgen können. Dadurch sind alle Dreh- und Schwenkachsen innerhalb der Ausgleichseinrichtung 18 immer achsparallel. Der Abstand P‘ zwischen den Pfosten 10 und der Ausgleichseinrichtung 18 vergrößert sich dabei gegenüber dem in der Horizontalstellung W der Schwenkachse 8. Es treten zudem außer den gewünschten Rückstellkräften der Federelemente 30 keine unerwünschten Verdrehungen auf. Durch die zusätzliche Neigungsmöglichkeit der Schwenkachse 8 bzw. der Solarmodule 6 gegenüber der Pfosten 10 lassen sich die Solarmodule 6 noch geeigneter gegenüber dem Sonnenstand ausrichten.
13 zeigt eine Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung 16 in Form eines Gelenklagers 60, wie es beispielsweise bei der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 2 gemäß der 12A und 12B Verwendung finden kann. Die Befestigungsvorrichtung 16 kann hierbei beliebig an Pfosten 10 oder einer Pfostenanordnung 10‘ angeordnet werden. Die Befestigungsvorrichtung 16 bzw. das Gelenklager 60 weist hierzu ein Haltegabelelement 62 auf, welches beispielsweise als Blechumformteil gestaltet ist. Das Haltegabelelement 62 kann über eine Schraubverbindung 70 an den Pfosten 10 oder der Pfostenanordnung 10‘ befestigt werden, und nimmt formschlüssig eine Unterschale 64 auf. Zusammen mit einer vorzugsweise dünnwandigen Oberschale 66, welche über eine Schraubverbindung 72 an dem Haltegabelelement 62 fixiert ist, wird ein kugelförmiges Gehäuse 67 gebildet. In dem kugelförmige Gehäuse 67 kann ein teilbares Kugelelement 68, bestehend aus einer ersten Kugelhälfte 68‘ und einer zweiten Kugelhälfte 68‘‘, drehbar gelagert werden. Zwischen der ersten und der zweiten Kugelhälfte 68‘ und 68‘‘ kann die Schwenkachse 8 positioniert werden. Durch das Zusammenspiel des kugelförmigen Gehäuses 67 und des Kugelelements 68 kann das Gelenklager 60 für die Schwenkachse 8 gebildet werden. Die derartige kugelförmige Gestaltung ermöglicht für die Schwenkachse 8 einen Toleranzausgleich in alle Richtungen, was insbesondere für die Montage des schwenkbaren Systems eine große Erleichterung bietet. Durch die geteilte Ausgestaltung des Gelenklagers 60 wird die Montage der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 2 bzw. der Schwenkachse 8 an den Pfosten 10 ebenfalls erleichtert. So kann die Schwenkachse 8 in die bereits an den Pfosten 10 über das Haltegabelelement 62 befestigte Unterschale 64 bzw. in die zweite Kugelhälfte 68‘‘ eingelegt werden. Anschließend kann das Gelenklager 60 mit der ersten Kugelhälfte 68‘ und der Oberschale 66 verschlossen werden. Da innenliegende Bestandteile des Gelenklagers 60 durch das kugelförmige Gehäuse 67 umschlossen und insbesondere durch die dünnwandige Oberschale 66 abgedeckt werden, sind diese zudem vor Sonneneinstrahlung geschützt, wodurch sich die Lebensdauer der Bestandteile erhöht und ein langjähriger Einsatz im Freien ermöglicht wird. Dies gilt insbesondere für Bestandteile, welche aus Kunststoff gefertigt sind.
In der 14A ist nochmals die Befestigungsvorrichtung 16 gemäß 13 entlang der Schwenkachse 8 gezeigt. Hierbei wird deutlich sichtbar, wie das Haltegabelelement 62 die Unterschale 64 formschlüssig aufnimmt. In Richtung der Schwenkachse 8 ist der äußere obere Radius RL des Gelenklagers 60 erkennbar, welcher aufgrund der dünnwandige Ausbildung der Oberschale 66 relativ klein gehalten werden kann. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere in der Hinsicht vorteilhaft, da der Schwerpunkt S der Aufbauten in einer geringen Höhe über dem Zentrum Z der Schwenkachse 8 liegen kann. Aus der Gewichtskraft F_G der verschwenkten Solarmodule 6 und dem geringen Abstand des Schwerpunktes S vom Zentrum Z der Schwenkachse 8 kann ein wesentlich geringeres Moment resultieren, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Die 14B zeigt ebenfalls eine vorteilhafte Ausgestaltung des Gelenklagers 60. Insbesondere wird durch die 14B nochmals deutlich die geringe Bauhöhe der Oberschale 66 des kugelförmigen Gehäuses 67 sichtbar. So kann die Oberschale 66 bspw. aus einem tiefziehgeeigneten Stahl gefertigt sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Gelenklager 60 um eine trockene Gleitlagerung. Daher kann vorgesehen sein, dass die Werkstoffe der Kugelhälften 68‘ und 68‘‘ mit der Kugeloberfläche KO und der Unterschale 64 derartig gewählt sind, dass eine Gleitpaarung entstehen kann, welche für einen Trockenlauf geeignet ausgelegt ist. Da eine sichere komplette Abdichtung einer derartigen Lagerung, welche unter allen Umweltbedingungen wie beispielsweise Regen, Wind oder Sandstürmen fehlerfrei arbeiten können muss, lediglich auf schwere Weise bzw. kaum herstellbar ist, ist es von Vorteil, wenn in das Gelenklager 60 eingetragene Verunreinigungen schnellstmöglich von selbst wieder entfernt werden können.
Daher weist die Unterschale 64 hier auf der Kontaktseite zu der zweiten Kugelhälfte 68‘‘ keine durchgängige Kontaktfläche auf, sondern ist in vorzugsweise mehrere Rillen C und Tragbereiche T unterteilt. Die Anzahl der Rillen C und der Tragbereiche T kann je nach der Größe des Gelenklagers 60 gewählt werden. Die Rillen C können dabei in einen Trichterboden TB der Unterschale 64 führen. Im Bereich des Trichterbodens TB sind weiterhin zwei Öffnungen M in der Unterschale 64 angeordnet. Über den Trichterboden TB werden ggf. vorhandene Schmutzpartikel und Wasser den zwei Öffnungen M geführt, sodass die Schmutzpartikel sowie das Wasser aus dem Gelenklager 60 ausgeleitet werden können. Es kann bereits ausreichend sein, die Unterschale 64 derartig auszugestalten. Durch die beschriebene Gestaltung der Unterschale 64 können Schmutzpartikel und Wasser, welche in das Gelenklager 60 eingedrungen sind, auf einfache, schnelle und sichere Weise wieder aus dem Gelenklager 60 ausgetragen werden. Dadurch kann eine Funktionssicherheit sowie minimaler Verschleiß des Gelenklagers 60 gewährleistet werden.
In 15 wird ein weiteres Beispiel einer schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 102 für Solarmodule 6 gezeigt. Auch hier ist eine Ausgleichseinrichtung 118 der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 102 jeweils an einem Pfosten 10 im Bereich der Enden 14‘‘ der Reihe 14 vorgesehen, um eine ideale Gewichtskompensation der Solarmodule 6 zu erhalten bzw. einer Verdrehung der Schwenkachse 8 entgegenzuwirken. Die Schwenkachse 8 kann dabei mittels einer Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung 16 auf dem Pfosten 10 gelagert sein.
Die schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 102 umfasst gemäß der 15 eine Ausgleichseinrichtung 118. Die Ausgleichseinrichtung 118 weist dabei ein V-förmiges Hebelelement bzw. Schwenkhebel 138 auf, welches bzw. welcher drehfest an der Schwenkachse 8 angebracht ist. Neben einer V-Form des Hebelelements 138 ist auch hier eine Ausbildung dessen beispielsweise in einer U-Form oder einer eckigen Form möglich. Das Hebelelement 138 ist dabei rechtwinklig zu den in Horizontalstellung W der Schwenkachse 8 ebenfalls horizontal angeordneten Solarmodulen 6 an der Schwenkachse 8 drehfest fixiert, sodass dieses parallel zu dem Pfosten 10 und vertikal in Richtung des Bodens 9 ausgerichtet ist. Als weiterer Bestandteil der Ausgleichseinrichtung 118 ist in einer bodennahen Position an dem Pfosten 10 ein Anlenkelement 120 drehfest angebracht. An einem, an dem unteren Ende des Hebelelements 138 angeordneten Anbindungspunkt 128 sowie an einem, an dem Anlenkelement 120 vorgesehenen Anbindungspunkt 132 kann jeweils ein Anbindungselement 124 bzw. 126 schwenkbar befestigt werden, zwischen welchen Anbindungselementen 124 und 126 zumindest ein Federelement 130 eingebracht werden kann. Gemäß 15 sind zwei Federelemente 130 vorgesehen. Je nach Ausgestaltung der Ausgleichseinrichtung 118 ist auch eine Anordnung mehrerer Federelemente 130 denkbar. Hierbei ist in diesem Fall der Abstand zwischen dem Zentrum Z der Schwenkachse 8 und dem Anbindungspunkt 128 des Anbindungselements 126 an das Hebelelement 118 mit den Bezugsziffern LH (Länge des Hebels), und der Abstand zwischen dem Anbindungspunkt 128 des Anbindungselements 126 an das Hebelelement 138 und dem Anbindungspunkt 132 des Anbindungselements 124 an das Anlenkelement 120 mit den Bezugsziffern LF (Länge der Federelemente 130 in Neutralstellung N der Ausgleichseinrichtung 118) gekennzeichnet. In der dargestellten Horizontalstellung W der Schwenkachse 8 bzw. der Solarmodule 6 gemäß 15 befinden sich die Federelemente 130 in entlasteter Position, sodass die Federelemente 130 keine oder zumindest nahezu keine Vorspannung aufweisen.
In 16 ist eine weitere Ansicht der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 102 für Solarmodule 6 gemäß 15 abgebildet. Hierbei zeigt sich insbesondere die parallele Anordnung der Bestandteile der Ausgleichseinrichtung 118, wie des Hebelelements 138, des Anlenkelements 120 sowie der Federelemente 130, bezüglich des Pfostens 10, bzw. die rechtwinklige Anordnung des Hebelelements 138 bezüglich der Schwenkachse 8 sowie der Solarmodule 6. Der Abstand P des Hebelelements 138 von dem Pfosten 10 ergibt sich üblicherweise aus der konstruktiven Auslegung der Federelemente 130 bzw. des Anlenkelements 120, jedoch ist zumindest ein derartiger Abstand P vorgesehen, sodass bei einer Wärmeausdehnung der Schwenkachse 8 keine Kollision der Federelemente mit dem Pfosten 10 entstehen kann.
Durch 17 wird die Wirkung der Ausgleichseinrichtung 118 bei einer Verschwenkung der Schwenkachse 8 der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 102 um einen vorgesehenen Winkel γ dargestellt. Durch die Verschwenkung der Schwenkachse 8 wird das drehfest an der Schwenkachse 8 angebrachte Hebelelement 138 der Ausgleichseinrichtung 118 ebenfalls um den Winkel γ gegenüber der Vertikalen U verschwenkt. Der Abstand des Anbindungspunkts 128 des Hebelelements 138 von dem Zentrum Z der Schwenkachse 8 umfasst, wie bereits im Zusammenhang mit 15 beschrieben, eine Länge LH. Aufgrund der Verschwenkung des Hebelelements 138 werden die Federelemente 130 um den dadurch entstehenden Hub H gespannt. Dadurch vergrößert sich der Abstand LF zwischen dem Anbindungspunkt 128 des Anbindungselements 126 an das Hebelelement 138 und dem Anbindungspunkt 132 des Anbindungselements 124 an das Anlenkelement 120 um den Hub H, sodass sich die Einspannlänge der Federelemente 130 vergrößert und die Federelemente 130 eine Spannung aufweisen, wie anhand des Abstands LF + H dargestellt ist. Aus der dadurch auftretenden Spannung der Federelemente 130 kann eine Federkraft F_K hervorgehen, wodurch sich ein Wirkhebel auf die Schwenkachse 8 bildet. Aus der Federkraft F_K sowie dem Wirkhebel kann ein Gegenmoment M1 resultieren, das entgegen des Moments M2 (vgl. 2 und 3) wirkt. Vorzugsweise erfolgt auch hier eine Auslegung des Hebelelements 138 sowie der Federelemente 130 derart, dass sich das Moment M2 und das Gegenmoment M1 gegenseitig kompensieren.
Durch 18 wird eine schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 102 mit einer Ausgleichseinrichtung 118 gezeigt, welche ein Dämpfungsmodul 136 aufweist. Zur Anbindung des Dämpfungsmoduls 136 weist das Hebelelement 138 einen flächigen Anbindungsvorsprung 140 auf, welcher zumindest annähernd rechtwinklig zu dem Hebelelement 138 angeordnet ist. Zudem ist der Anbindungsvorsprung 140 zumindest annähernd parallel zu den Solarmodulen 6 in horizontaler Ausrichtung angeordnet. Weiterhin weist das Anlenkelement 120 einen Anbindungsvorsprung 142 auf. Zwischen dem Anbindungsvorsprung 140 und dem Anbindungsvorsprung 142 kann das Dämpfungsmodul 136 an dem Anbindungsvorsprung 140 und dem Anbindungsvorsprung 142 schwenkbar angeordnet werden. Bei dem Dämpfungsmodul 136 kann es sich beispielsweise um einen hydraulischen Dämpfungszylinder handeln. Durch das Dämpfungsmodul 136 kann eine Stabilisierung der Schwenkachse 8 bzw. der Solarmodule 6 bewirkt werden.
In 19 wird ein weiteres Beispiel einer Ausgleichseinrichtung 218 für die Schwenkachse 8 bzw. für die Solarmodule 6 einer schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 202 beschrieben. Hierbei umfasst die Ausgleichseinrichtung 218 eine Kombination eines Federelements 230 und eines Seilelements 242. Gemäß 19 befinden sich die Schwenkachse 8 bzw. die Solarmodule 6 in Horizontalstellung W, sodass ein Hebelelement 238 parallel zu dem Pfosten 10 bzw. vertikal ausgerichtet ist. Verglichen mit der Ausgleichseinrichtung 118 gemäß der 15 bis 18 ist das Federelement 230 bei der Ausgleichseinrichtung 218 auf der gegenüberliegenden Seite des Pfostens 10 angeordnet und an einem Anbindungspunkt 220 im Bereich der Befestigungsvorrichtung 16 der Schwenkachse 8 an dem oberen Ende des Pfostens 10 angeordnet. In Horizontalstellung W der Schwenkachse 8 bzw. der Solarmodule 6 weist das Federelement 230 keine oder nahezu keine Vorspannung auf, wie anhand der Bezeichnung LF gekennzeichnet wird. An dem Anbindungspunkt 222 des Hebelelements 238 ist an einem ersten Ende 242‘ das Seil 242 befestigt. Bei Horizontalstellung W der Schwenkachse 8 ist in kurzer Distanz zu dem Hebelelement 238 an dem Pfosten 10 eine Umlenkvorrichtung 243 angeordnet, welche vorzugsweise aus zwei Umlenkrollen 243 (vgl. 20) bestehen kann. Die zwei Umlenkrollen 243 der Umlenkvorrichtung 243 sind derartig nebeneinander an dem Pfosten 10 angeordnet, dass das Seil 242 bei einer Auslenkung des Hebelelementes 238 aufgrund eines Verschwenkens der Schwenkachse 8 jeweils durch eine der Umlenkrollen 243 umgelenkt wird.
Im Bereich des bodennahen Endes des Pfostens 10 sind weitere Umlenkvorrichtungen 244 und 245 sich gegenüberliegend auf zwei Seiten des Pfostens 10 angeordnet, welche Umlenkvorrichtungen 244 und 245 ebenfalls durch Umlenkrollen ausgebildet sein können. Im Bereich der Umlenkvorrichtungen 244 und 245 ist ein nicht dargestellter Durchbruch in den Pfosten 10 eingebracht. Das an dem Hebelelement 238 angebundene Seil 242 ist durch die Umlenkvorrichtung 243 geführt und wird durch die Umlenkvorrichtungen 244 und 245 durch den Durchbruch in dem Pfosten 10 geführt. Weiterhin ist das Seil 242 mit einem zweiten Ende 242‘‘ an dem unteren Ende 230‘ des Federelements 230 befestigt. Durch die derartige Lenkung bzw. Anbindung des Seils 242 an dem Hebelelement 238 und dem Federelement 230 kann ebenfalls eine gegenüber dem Stand der Technik exaktere Nachführung der Solarmodule 6 sowie eine Entlastung der Schwenkachse 8 erfolgen. Zudem kann auch bei der Ausgleichseinrichtung 218 die Spannung des Federelements 230 genutzt werden, um das Rückschwenken der Schwenkachse 8 in die Horizontalstellung zu erleichtern, da hierbei ein geringerer Energieaufwand zur Verschwenkung der Schwenkachse 8 benötigt wird. Vorteilhaft wirkt sich bei der Ausgleichseinrichtung 218 eine mögliche Anbringung eines im Vergleich zu der Ausgleichseinrichtung 118 längeren Federelements 230 aus. Ein längeres Federelement 230 kann sich insbesondere aus der Anbindung des Federelements 230 an dem Anbindungspunkt 220 an dem oberen Ende des Pfostens 10 sowie einer Anordnung der Umlenkvorrichtungen 244 und 245 bzw. des Durchbruchs im bodennahen Bereich des Pfostens 10 ergeben.
In 20 ist eine schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 202 für Solarmodule 6 gemäß 19 mit einer gegenüber der Horizontalstellung verschwenkten Schwenkachse 8 abgebildet. Bei der Darstellung gemäß 20 ist die Führung des Seils 242 der Ausgleichseinrichtung 218 bei einer gegenüber der Horizontalstellung verschwenkten Stellung V der Schwenkachse 8 bzw. des Hebelelements 238 deutlich erkennbar. Wie bereits erwähnt sind die beiden Umlenkrollen 243 der Umlenkvorrichtung 243 derartig nebeneinander angeordnet, dass je nach einer Verschwenkung des Hebelelements 238 eine Lenkung des Seils 242 durch eine der Umlenkrollen 243 ermöglicht wird. Aufgrund des durch die Verschwenkung des Hebelelements 238 entstehenden Hubs H und des dadurch angezogenen Seils 242 erfolgt eine Längung des Federelements 230, sodass sich eine Spannung des Federelements 230 ergibt, was mittels der Bezeichnung LF + H verdeutlicht wird.
Durch die Detailansicht der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 202 der 21 wird nochmals die Wirkung der Ausgleichseinrichtung 218 bei einer gegenüber der Horizontalstellung verschwenkten Stellung V der Schwenkachse 8 im Detail erläutert. Die Schwenkachse 8 bzw. das Hebelelement 238 ist hierbei um den Winkel γ gegenüber der Vertikalen geneigt. Entsprechend des Abstands AR der Umlenkeinrichtung 243 zu dem Zentrum Z der Schwenkachse 8 kann sich bei einer Verschwenkung der Schwenkachse bzw. des Hebelelements 238 um den Winkel γ zwischen dem Hebelelement 238 und dem Verlauf des Seils 242 der Winkel Ω ausbilden. Durch diese Ausgestaltungsform der Ausgleichseinrichtung 218 ist ein schneller Aufbau des Wirkhebels WH möglich. Auch mittels der Ausgleichseinrichtung 218 kann ein Gegenmoment M1 gebildet werden, wobei durch die Ausgestaltungsweise der Ausgleichseinrichtung 218 das Gegenmoment M1 durch den Hub H des Federelements 230 sogar schneller ansteigen kann als bei der Ausgestaltungsweise der Ausgleichseinrichtung 118, wie anhand einer theoretischen Zuglinie 252 (vgl. 20) eines Federelements angedeutet ist. Wie auch bei der Ausgleichseinrichtung 118 kann eine Auslegung des Hebelelements 238, des Seils 242 sowie der Federelemente 230 bei der Ausgleichseinrichtung 218 derart erfolgen, dass sich das Moment M2 (vgl. 2, 3) und das Gegenmoment M1 (vgl. 17, 21) gegenseitig kompensieren.
In 22 wird ein weiteres Beispiel einer Ausgleichseinrichtung 318 für die Schwenkachse 8 bzw. die Solarmodule 6 einer schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 302 beschrieben. Die Ausgleichseinrichtung 318 ist aus einer Montageeinheit 354 zusammengesetzt. Über Fundamentanbindungselemente 346 kann die Montageeinheit 354 an einer zum Beispiel aus zwei in einem bestimmten Winkel zueinander angeordneten Pfosten 10 bestehenden Pfostenanordnung 10‘ befestigt werden. Insbesondere eignen sich hierbei Pfosten 10, welche mit einer Schraubfundamentierung 10‘‘ im Boden 9 verankert werden können. Die Fundamentanbindungselemente 346 können jeweils geeignet zu den für die Nutzung vorgesehenen Pfosten 10 ausgebildet werden. Mittels einer Befestigungsvorrichtung 16, 60 an der Pfostenanordnung 10‘ kann eine Schwenkachse 8 gegenüber der Horizontalen schwenkbar auf der Pfostenanordnung 10‘ gelagert werden.
Die Montageeinheit 354 umfasst dabei einen beispielsweise V-förmigen Rahmen 356 mit einem ersten Rahmenteil 356‘ und einem zweiten Rahmenteil 356‘‘, welche im Bereich einer Rahmenspitze 356‘‘‘ zusammenlaufen bzw. im Bereich dieser Rahmenspitze 356‘‘‘ verbunden sind. In einem Endbereich des ersten Rahmenteils 356‘ ist der Rahmen 356 mit Lagergabeln 357 ausgestattet. In den Lagergabeln 357 sind Gleitlager 358 aufgenommen, wodurch sich die Lagergabeln 357 an der Schwenkachse 8 abstützen können. Über die Gleitlager 358 kann sich die Montageeinheit 354 zudem an der Schwenkachse 8 ausrichten. Im Bereich der Lagergabeln 357 ist weiterhin ein Hebelelement 338 angeordnet, das drehfest mit der Schwenkachse 8 sowie ggf. schwenkbar mit dem Rahmen 356 gekoppelt ist. An dem zweiten Rahmenteil 356‘‘ sind zwei Federelemente 330 schwenkbar angeordnet. Vorzugsweise befindet sich in einem Endbereich des zweiten Rahmenteils 356‘‘ ein Befestigungselement 323 für die Federelemente 330, sodass sich diese ausgehend von dem Endbereich des zweiten Rahmenteils 356‘‘ in Richtung der Spitze 356‘‘‘ des Rahmens 356 erstrecken. Zwischen den Federelementen 330 und dem Hebelelement 338 erstreckt sich ein Seilelement 342, welches vorzugsweise im Bereich der Rahmenspitze 356‘‘‘ und in einem Bereich zwischen der Rahmenspitze 356‘‘‘ und den Lagergabeln 357 bzw. des Hebelelements 338 über aus Umlenkrollen bestehende Umlenkvorrichtungen 343 und 344 umgelenkt wird. Die Umlenkvorrichtung 343 kann dabei vorzugsweise aus zwei Umlenkrollen bestehen, sodass eine Umlenkung des Seilelements 342 unabhängig von der Richtung der Verschwenkung der Schwenkachse 8 möglich ist.
In einer Horizontalstellung W der Schwenkachse 8 bzw. von auf der Schwenkachse 8 angeordneten Solarmodulen 6 befindet sich das Hebelelement 338 in einer derartigen Ausgangsposition A (vgl. 23A), dass das Seilelement 342 vorzugsweise nicht ausgelenkt wird und keine oder zumindest nahezu keine Spannung der Federelemente 330 bewirkt. Befindet sich die Schwenkachse 8 in einer gegenüber der Horizontalstellung der Schwenkachse 8 bzw. der Solarmodule 6 verschwenkten Stellung V, ist das Hebelelement 338 gegenüber der zuvor genannten Ausgangsposition A (Stellung B; vgl. 23B) ausgelenkt, sodass sich das Seilelement 342 ebenfalls bewegt, wodurch eine zumindest geringe Spannung der Federelemente 330 bewirkt wird. Durch die Spannung der Federelemente 330 ergibt sich eine Stabilisierung bzw. Entlastung der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 302 bzw. der Schwenkachse 8.
Zur weiteren Stabilisierung der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 302 bzw. der Schwenkachse 8 bzw. zur Kompensierung möglicherweise auftretender Schwindungen an der Schwenkachse 8 ist vorzugsweise zwischen dem Anbindungsbereich der Federelemente 330 an das Befestigungselement 323 und dem Hebelelement 338 ein Dämpfungsmodul 336 schwenkbar angeordnet. Somit ergibt sich eine vorzugsweise dreieckförmige Ausgestaltung der Montageeinheit 354, welche durch das Dämpfungsmodul 336 eine zusätzliche Stabilisierung erhält. Durch eine beschriebene Anordnung des Dämpfungsmoduls 336 können beispielsweise durch ein Windaufkommen entstehende Schwingungen an der Schwenkachse 8 bzw. an den Solarmodulen 6 abgedämpft werden, wodurch sich ein für Schwingungen wenig oder kaum anfälliges und damit vergleichsweise stabiles System ergibt.
Zur Erleichterung der Montage der Ausgleichseinrichtung 318 können einzelne Bestandteile der Montageeinheit 354 bereits vormontiert werden. So ist beispielsweise eine Vormontage der Federelemente 330, des Dämpfungsmoduls 336, der Umlenkvorrichtungen 343 und 344, des Zugseils 342 sowie des Hebelelements 338 an dem Rahmen 356 möglich, wodurch diese in einer exakt vorgegebenen Position zueinander gehalten werden können.
Die 23A und 23B zeigen eine entlang der Schwenkachse 8 gerichtete Ansicht von schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtungen 302, welche jeweils mit Ausgleichseinrichtungen 318 gemäß 22 ausgestattet sind. Die 23A zeigt die schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 302 mit einer sich in Horizontalstellung W befindenden Schwenkachse 8 bzw. mit sich in Horizontalstellung W befindenden Solarmodulen 6. Die Ausgleichseinrichtung 318 liegt hierbei in Neutralposition N, sodass sich das Hebelelement 338 in der Ausgangsposition A, und sich die Federelemente 330 der Montageeinheit 354 in einem ungespannten Zustand befinden, da das Zugseil 342 in dieser Stellung A nicht ausgelenkt wird. Ist die Schwenkachse 8 bzw. sind die Solarmodule 6 gegenüber der Horizontalstellung der Schwenkachse 8 bzw. der Solarmodule 6 um einen Winkel α verschwenkt, wie dies beispielsweise in 23B abgebildet ist, wird das Hebelelement 338 ebenfalls um den Winkel α verschwenkt, sodass sich das Hebelelement 338 in einer gegenüber der Ausgangsposition A ausgelenkten Position B befindet, und dadurch das Zugseil 342 bewegt, wodurch die Federelemente 330 gespannt werden. Die Ausgleichseinrichtung 318 ist hierbei in die Aktivstellung E gebracht. Das Dämpfungsmodul 336 wird hierbei ebenfalls mit bewegt. Sowohl in der Horizontalstellung W als auch in der gegenüber der Horizontalstellung verschwenkten Stellung V der Schwenkachse 8 bzw. der Solarmodule 6 kann mittels des Dämpfungsmoduls 336 eine Kompensierung bzw. Dämpfung von Schwingungen erfolgen, wodurch sich ein zu jederzeit sehr stabiles System ergibt.
In den 24A und 24B ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 302 zu sehen. Die 24A und 24B zeigen jeweils eine seitliche Ansicht der schwenkbaren Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung 302. Hierbei ist die Schwenkachse 8 mittels einer Befestigungsvorrichtung 16 in Form eines Gelenklagers 60 auf den Pfosten 10 oder einer Pfostenanordnung 10’ gelagert. In der Horizontalstellung W der Schwenkachse 8, wie sie in der 24A gezeigt ist, wird zwischen der Schwenkachse 8 und den Pfosten 10 vorzugsweise ein Winkel φ von 90° eingeschlossen. Grundsätzlich ist eine korrekte Funktionsweise der Befestigungsvorrichtung 16 auch in einer gegenüber der Horizontalstellung verschwenkten Stellung V der Schwenkachse 8 möglich. An die Pfosten 10 sowie die Schwenkachse 8 ist in einem vorzugsweisen minimalen Abstand P weiterhin zum Beispiel eine Ausgleichseinrichtung 318 montiert, wie sie bereits durch die 22 und 23A bzw. 23B beschrieben ist. Im Bereich des Rahmens 356 ist die Ausgleichseinrichtung 318 über das Fundamentanbindungselement 346 schwenkbar an den Pfosten 10 befestigt. Weiterhin ist der Rahmen 356 über die Lagergabeln 357 bzw. die Gleitlager 358 derartig an der Schwenkachse 8 angebunden, sodass sich zwischen der Schwenkachse 8 und der Montageeinheit 354 ein Winkel ω ergibt, welcher vorzugsweise in der Horizontalstellung W der Schwenkachse 8 einen Betrag von ebenfalls 90° aufweist. Das Hubelement 338 ist wie bereits im Zusammenhang mit den 22 und 23A bzw. 23B erwähnt drehfest an der Schwenkachse 8 befestigt.
Insbesondere durch die 24B ist sichtbar, dass die Befestigungsvorrichtung 16 in Form eines Gelenklagers 60 ausgebildet ist, welches die Schwenkachse 8 umschließt. Bei einem derartigen Gelenklager 60 kann es sich beispielsweise um ein Gelenklager 60 handeln, wie es bereits im Zusammenhang mit den 13 sowie 14A und 14B ausführlich gezeigt wurde. Durch die Nutzung eines derartigen Gelenklagers 60 für die Lagerung der Schwenkachse 8 ist nicht nur eine Verschwenkung der Schwenkachse 8 bzw. der Solarmodule 6 entlang der Schwenkachse 8 möglich (Stellungen W, V), wie sie beispielsweise durch die 23A und 23B gezeigt wird, sondern die Schwenkachse 8 bzw. die Solarmodule 6 können zudem um den Winkel φ‘ gegenüber der Fundamentierung bzw. den Pfosten 10 geneigt werden (vgl. Bezugszeichen R). Der Winkel φ‘ kann so beispielsweise einen Betrag von 91° bis 140° aufweisen. Durch die schwenkbare Lagerung des Rahmens 356 mittels des Fundamentanbindungselements 346 an den Pfosten 10 kann der Rahmen 356 mit den jeweiligen Bestandteilen entsprechend der Neigung R der Schwenkachse 8 um den Winkel φ‘ mitschwenken. Der Winkel ω zwischen dem Rahmen 356 und der Schwenkachse 8 bleibt dabei jedoch unverändert erhalten. Die Ausgleichseinrichtung 318 ist also derartig mit der Schwenkachse 8 und dem Pfosten 10 gekoppelt, dass die Ausgleichseinrichtung 318 und die Schwenkachse 8 sowohl bei Horizontalstellung W der Schwenkachse 8 sowie bei einer Neigung R der Schwenkachse 8 um einen beliebigen Winkel φ‘ gegenüber der Pfosten 10 stets einen konstanten Winkel ω von 90° einschließen. Der Abstand P‘ zwischen den Pfosten 10 und der Ausgleichseinrichtung 318 vergrößert sich dabei gegenüber der Horizontalstellung W der Schwenkachse 8. Dadurch sind alle Dreh- und Schwenkachsen innerhalb der Montageeinheit 354 immer achsparallel ausgebildet. Zudem treten außer der gewünschten Rückstellkraft der Federelemente 330 keine unerwünschten Verdrehungen auf. Durch die zusätzliche Neigungsmöglichkeit der Schwenkachse 8 bzw. der Solarmodule 6 gegenüber der Pfosten 10 lassen sich die Solarmodule 6 noch geeigneter gegenüber dem Sonnenstand ausrichten.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Solartrackingsystem
1‘: Solartrackingsystem (Stand der Technik)
2: schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung, schwenkbare Einrichtung
4: schwenkbare Einrichtung (Stand der Technik)
6: Solarmodule
6a: am nächsten an dem Aktor der Schwenkachse positioniertes Solarmodul
6b: am Ende einer Reihe positioniertes Solarmodul
8: Schwenkachse
9: Boden
10: Pfosten
10‘: Pfostenanordnung
10‘‘: Schraubfundamentierung, Schraubfundamente
12: Aktor
14: Reihe an Solarmodulen
14‘: freier Bereich
14‘‘: Bereich am Reihenende
16: Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung
18: Ausgleichseinrichtung
20: Federpaket
22: Befestigungselement; Gleitlager
24a, 24b: Gleitlagerschalen
26: Klemmelement
28: Aufbaurahmen
30: Federelemente
32: Linearführung
34a: äußeres Führungselement, äußeres Führungsrohr
34b: inneres Führungselement, äußeres Führungsrohr
36: Dämpfungsmodul, Dämpfungselement
38: Hebelelement, Schwenkhebel
38‘: Vorsprung des Hebelelements
40: Dämpfungs-Anlenkhebel
42: Lasche
42‘: Einhängeöffnungen
44: Verbindungsbolzen
46: Fundamentanbindungselement, Anbindungselement
48: Befestigungsplatte
50: Quersteg
50‘: Einhängebereich
52: Verbindungsbolzen, Verbindungselement
54: Gewinde
56: Brücke
58: Formschale
60: Befestigungsvorrichtung, Gelenklager
62: Haltegabelelement
64: Unterschale
66: Oberschale
67: kugelförmiges Gehäuse
68: Kugelelement
68‘: erste Kugelhälfte
68‘‘: zweite Kugelhälfte
70: Schraubverbindung
72: Schraubverbindung
102: schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung, schwenkbare Einrichtung
118: Ausgleichseinrichtung
120: Anlenkelement
124: Anbindungselement
126: Anbindungselement
128: Anbindungspunkt
130: Federelement
132: Anbindungspunkt
136: Dämpfungsmodul
138: Hebelelement, Schwenkhebel
140: Anbindungsvorsprung
142: Anbindungsvorsprung
202: schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung, schwenkbare Einrichtung
218: Ausgleichseinrichtung
220: Anbindungspunkt
222: Anbindungspunkt
230: Federelement
230‘: unteres Ende des Federelements
238: Hebelelement, Schwenkhebel
242: Seilelement
242‘; 242‘‘: erstes Ende des Seils; zweites Ende des Seils
243: Umlenkvorrichtung, Umlenkrolle
244: Umlenkvorrichtung, Umlenkrolle
245: Umlenkvorrichtung, Umlenkrolle
252: theoretische Zuglinie
302: schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung, schwenkbare Einrichtung
318: Ausgleichseinrichtung
330: Federelemente
323: Befestigungselement
336: Dämpfungsmodul
338: Hebelelement, Schwenkhebel
342: Seilelement
343: Umlenkeinrichtung, Umlenkrolle
344: Umlenkeinrichtung, Umlenkrolle
346: Fundamentanbindungselement, Anbindungselement
354: Montageeinheit
356: Rahmen
356‘: erstes Rahmenteil
356‘‘: zweites Rahmenteil
356‘‘‘: Rahmenspitze
357: Lagergabeln
358: Gleitlager
M1: Gegenmoment
M2: Moment
G: Abstand zwischen dem am nächsten an dem Aktor der Schwenkachse positionierten Solarmodul und dem am Ende der Reihe positionierten Solarmodul
Z: Zentrum der Schwenkachse
S: Schwerpunkt der Solarmodule
F_G: Gewichtskraft der Solarmodule
F_D: Druckkraft
F_Z: Zugkraft
F_K: Federkraft
W: Horizontalstellung der Schwenkachse bzw. der Solarmodule
V: gegenüber der Horizontalstellung verschwenkte Stellung der Schwenkachse bzw. der Solarmodule
R: gegenüber der Fundamentierung bzw. der Horizontalen geneigte Stellung der Schwenkachse
N: Neutralstellung der Ausgleichseinrichtung
E: Aktivstellung der Ausgleichseinrichtung, von der Neutralstellung abweichende Stellung
U: Vertikale
O: Horizontale
AD1: erster Befestigungspunkt/Anlenkpunkt des Dämpfungselements
AD2: zweiter Befestigungspunkt/Anlenkpunkt des Dämpfungselements
D: Drehachse, Drehpunkt des Federpakets bzw. der Linearführung
PB: Pfostenbereich
LR: Reihe an Aussparungen, Lochreihe
B₁, B₂, B₃: Bohrungen
WH: Wirkhebel
LH, LH₁, LH₂, LH₃: Länge des Hebels
H: Hub der Federelemente
DA: Abstand zwischen dem Zentrum der Schwenkachse und der Drehachse des Federpakets
LD: Abstand zwischen der Drehachse des Federpakets und dem Einhängebereich der Federelemente in den Quersteg
LF: Länge der Federelemente in Neutralstellung
LF + H: Länge der Federelemente in Aktivstellung
LV: Länge des Hebels in Neutralstellung
LV + H: Länge des Hebels in Aktivstellung
P, P‘: Abstand der Ausgleichseinrichtung zum Pfosten
AR: Abstand der Umlenkeinrichtungen zum Zentrum der Schwenkachse
A: Ausgangsposition des Hebelelements in Neutralstellung der Ausgleichseinrichtung
B: Ausgangsposition des Hebelelements in Aktivstellung der Ausgleichseinrichtung
T: Tragbereich
TB: Trichterboden
M: Öffnung
C: Rillen
KO: Kugeloberfläche
RL: oberer Radius des Gelenklagers
HS: Höhe Schwenkachse
ET: Einbindetiefe der Schraubfundamente
SF1, SF2: Stützfuß der Schraubfundamente
A_SF: Abstand der Schraubfundamente
a: Abstand des Schwerpunktes der Solarmodule vom Zentrum der Schwenkachse
b: Höhe des Schwerpunkts S über dem Zentrum Z der Schwenkachse
α: Winkel der Verschwenkung der Schwenkachse gegenüber der Horizontalen
β: Winkel der Verdrehung zwischen dem am nächsten an dem Aktor der Schwenkachse positionierten Solarmodul und dem am Ende einer Reihe positionierten Solarmodul
λ: Winkel der Verschwenkung des Federpakets gegenüber der Vertikalen
ω: Winkel zwischen der Schwenkachse und der Ausgleichseinrichtung
φ; φ‘: Winkel zwischen der Schwenkachse und den Pfosten bzw. der Pfostenanordnung
Ω: Winkel zwischen dem Hebelelement und dem Verlauf des Seiles in Aktivstellung der Ausgleichseinrichtung

Claims

Schwenkbare Halte-, Stütz- und/oder Verstelleinrichtung (2) für Solarmodule (6), umfassend – eine Schwenkachse (8), an welcher mindestens ein Solarmodul (6) aufgenommen ist, – wenigstens einen Pfosten (10) zum Tragen und Lagern der Schwenkachse (8), – mindestens einen Aktor (12), über welchen die Schwenkachse (8) geschwenkt werden kann sowie – zumindest eine mechanisch mit der Schwenkachse (8) gekoppelte Ausgleichseinrichtung (18), welche zumindest ein abschnittsweise lineargeführtes Federelement (30) aufweist, dessen Linearführung (32) vorzugsweise in einem vertikal unterhalb der Schwenkachse (8) liegenden Pfostenbereich (PB) einen Drehpunkt (D) besitzt, – wobei sich in einer von einer Neutralstellung abweichenden Stellung (E) der Schwenkachse (8) ein Hub (H) auf das zumindest eine Federelement (30) sowie die Linearführung (32) überträgt, welcher Hub (H) die Linearführung (32) über den Drehpunkt (D) auslenkt und eine Spannung des zumindest einen Federelements (30) bewirkt, sodass die Schwenkachse (8) in der von der Neutralstellung abweichenden Stellung (E) über die zumindest eine Ausgleichseinrichtung (18) mit einem Moment (M1) beaufschlagbar ist, welches Moment (M1) ein durch die Gewichtskraft (F_G) des mindestens einen Solarmoduls (6) resultierendes Moment (M2) auf die Schwenkachse (8) zumindest teilweise kompensiert.
Einrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei sich die zumindest eine Ausgleichseinrichtung (18) bei einer Horizontalstellung (W) der Schwenkachse (8) in Neutralstellung (N) befindet.
Einrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zumindest eine Federelement (30) bei Horizontalstellung (W) der Schwenkachse (8) und/oder bei Neutralstellung (N) der zumindest einen Ausgleichseinrichtung (18) keine oder zumindest nahezu keine Spannung aufweist.
Einrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Linearführung (32) durch vorzugsweise zwei ineinander verschiebbare Führungselemente (34a, 34b) ausgebildet ist.
Einrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zumindest eine Ausgleichseinrichtung (18) einen Aufbaurahmen (28) umfasst, welcher mittels eines Befestigungselements (22), vorzugsweise in Form eines Gleitlagers, an der Schwenkachse (8) abgestützt ist.
Einrichtung (2) nach Anspruch 5, wobei sich der Drehpunkt (D) der Linearführung (32) und/oder des zumindest einen Federelements (30) durch eine mit dem äußeren Führungselement (34a) drehbeweglich in Verbindung stehenden Verbindungselement (44) ausbildet, welches Verbindungselement (44) mit dem Aufbaurahmen (28) der Ausgleichseinrichtung (18) und/oder mit dem zumindest einen Pfosten (10) in Verbindung steht.
Einrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zumindest eine Ausgleichseinrichtung (18) zumindest ein Dämpfungsmodul (36) zur Schwingungsdämpfung der Schwenkachse (8) umfasst.
Einrichtung (2) nach Anspruch 7, wobei das zumindest eine Dämpfungsmodul (36) mechanisch mit der Schwenkachse (8) sowie mit dem Aufbaurahmen (28) der zumindest einen Ausgleichseinrichtung (18) und/oder mit dem wenigstens einen Pfosten (10) gekoppelt ist.
Einrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Schwenkachse (8) mittels einer Lagerungs- und/oder Befestigungsvorrichtung (16) in Form eines Gelenklagers (60) derartig auf dem zumindest einen Pfosten (10) angeordnet ist, so dass die Schwenkachse (8) um einen Winkel φ‘ gegenüber dem zumindest einen Pfosten (10) neigbar ist.
Einrichtung (2) nach Anspruch 9, wobei die Ausgleichseinrichtung (18) derartig mit der Schwenkachse (8) sowie derartig mit dem wenigstens einen Pfosten (10) gekoppelt ist, so dass die Ausgleichseinrichtung (18) und die Schwenkachse (8) bei einer Horizontalstellung (W) der Schwenkachse (8) sowie bei Neigung (R) der Schwenkachse (8) um einen Winkel φ‘ gegenüber dem zumindest einen Pfosten (10) einen zumindest annähernd konstanten Winkel ω einschließen, welcher vorzugsweise zumindest annähernd 90° beträgt.
Einrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Gelenklager (60) ein kugelförmiges Gehäuse (67) umfasst, innerhalb welchen kugelförmigen Gehäuses (67) ein Kugelelement (68) angeordnet ist.
Einrichtung (2) nach Anspruch 11, wobei das kugelförmige Gehäuse (67) aus einer Unterschale (64) und einer Oberschale (66) ausgebildet ist, innerhalb welchen kugelförmigen Gehäuses (67) das Kugelelement (68), bestehend aus einer ersten Kugelhälfte (68‘) und einer zweiten Kugelhälfte (68‘‘), angeordnet ist, und wobei die Schwenkachse (8) zwischen der ersten Kugelhälfte (68‘) und der zweiten Kugelhälfte (68‘‘) des Kugelelements (68) gelagert ist.
Einrichtung (2) nach Anspruch 12, wobei die Unterschale (64) des kugelförmigen Gehäuses (67) auf der Kontaktseite zu der zweiten Kugelhälfte (68‘‘) in Rillen (C) und Tragbereiche (T) unterteilt ist, und die Unterschale (64) des kugelförmigen Gehäuses (67) einen Trichterboden (TR) aufweist, welcher zu zumindest einer Öffnung (M) in der Unterschale (64) führt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der wenigstens eine Pfosten (10) Schraubfundamente (10‘‘) aufweist und/oder durch Schraubfundamente (10‘‘) ausgebildet ist.
Solartrackingsystem (1) mit mehreren Solarmodulen (6), umfassend eine schwenkbare Einrichtung (2) mit zumindest einer Ausgleichseinrichtung (18) für Solarmodule (6) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14.
Solartrackingsystem (1) mit mehreren Solarmodulen (6) gemäß Anspruch 15, wobei die zumindest eine Ausgleichseinrichtung (18) der schwenkbaren Einrichtung (2) an zumindest einem Pfosten (10) an zumindest einem Ende (14‘‘) einer Reihe (14) von auf einer Schwenkachse (8) angeordneten Solarmodulen (6) vorgesehen ist.
Solartrackingsystem (2) mit mehreren Solarmodulen (6) gemäß Anspruch 15, wobei mehrere Ausgleichseinrichtungen (18) der schwenkbaren Einrichtung (2) an Pfosten (10) einer Reihe (14) von auf einer Schwenkachse (8) angeordneten Solarmodulen (6) vorgesehen sind.