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Die Erfindung bezieht sich auf ein Trägersystem zur Halterung mehrerer Photovoltaikmodule nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Aus der
DE 10 2018 114 621 A1 ist eine Photovoltaikeinrichtung mit einem Trägersystem zur Aufnahme von Photovoltaikmodulen bekannt. Die Photovoltaikeinrichtung umfasst vier in einem Rechteck angeordnete Pfosten zur Verankerung im Boden und ein Trägersystem mit zwei Querleisten zwischen jeweils zwei Bodenpfosten. Zum Trägersystem gehören außerdem eine Reihe parallel angeordneter Längsleisten, die auf den Querleisten aufliegen. Zwischen den Längsleisten werden die Photovoltaikmodule aufgenommen. Die Befestigung der Querträger an den Bodenpfosten erfolgt über eine einfache Verschraubung.
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Bei derartigen Photovoltaikeinrichtungen ist auf eine hohe Stabilität des Trägersystems zu achten, um zu verhindern, dass sich das Trägersystem unter dem Gewicht der Photovoltaikmodule durchbiegt.
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Auch aus der
DE 20 2021 104 628 U1 ist eine Photovoltaikeinrichtung mit einem Trägersystem und mehreren im Trägersystem aufgenommenen Photovoltaikmodulen bekannt, wobei eine Vielzahl an Photovoltaikeinrichtungen nebeneinander und hintereinander angeordnet werden können. Das Trägersystem umfasst mehrere Bodenpfosten sowie einen an den Bodenpfosten befestigten Modulträger zur Aufnahme der Photovoltaikmodule, der aus mehreren parallel angeordneten Trägerleisten besteht, von denen jeweils zwei benachbarte, unmittelbar nebeneinander liegende, jedoch zueinander beabstandete Trägerleisten mindestens ein Photovoltaikmodul aufnehmen. Jede Trägerleiste ist von mindestens zwei Bodenpfosten abgestützt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine hohe Effizienz von Photovoltaikeinrichtungen zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Das erfindungsgemäße Trägersystem dient zur Halterung mehrerer Photovoltaikmodule und kann in einer Photovoltaikeinrichtung eingesetzt werden, die sich aus dem Trägersystem und mehreren im Trägersystem aufgenommenen Photovoltaikmodulen zusammensetzt. Es können gegebenenfalls mehrere oder eine Vielzahl derartiger Photovoltaikeinrichtungen nebeneinander und hintereinander angeordnet werden. Die Photovoltaikeinrichtungen werden vorzugsweise in einem natürlichen Untergrund bzw. Boden verankert; dementsprechend handelt es sich bei dem Trägersystem um ein Freiland-Trägersystem.
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Das Trägersystem zur Aufnahme der Photovoltaikmodule umfasst einen oder mehrere auf Bodenpfosten stehende Modulträger, die Aufnahmeträger zur Aufnahme der Photovoltaikmodule aufweisen. In einem Modulträger sind mindestens zwei Aufnahmeträger zur Aufnahme jeweils eines Photovoltaikmoduls angeordnet, wobei die beiden Aufnahmeträger jeweils in einer Ebene liegen und die Ebenen der beiden Aufnahmeträger nicht-parallel zueinanderstehen. Die Aufnahmeträger können umlaufend geschlossene Rahmen bilden oder als offene Rahmen ausgebildet sein, beispielsweise U-Form, Winkelform aufweisen. Auch parallele Leisten oder eine einzelne Leiste kommen als Aufnahmeträger in Betracht. An den Aufnahmeträgern können Flansche und Befestigungsmittel wie beispielsweise Schrauben befestigt werden, über die die Photovoltaikmodule am Modulträger fixiert werden.
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Diese Ausführung mit den beiden jeweils in einer Ebene liegenden Aufnahmeträgern hat den Vorteil, dass auch bei passiven Trägersystemen, die nicht mit einer aktiv ansteuerbaren Einrichtung zur Positionsveränderung der Photovoltaikmodule ausgestattet sind, aufgrund der winkligen Anordnung der Photovoltaikmodule eine höhere Energieausbeute und damit eine verbesserte Effizienz gegeben ist. Die Ausrichtung in verschiedenen Ebenen erlaubt bei unterschiedlichen Sonnenständen eine höhere Energieausbeute aufgrund einer optimalen oder zumindest verbesserten Anstrahlung der Photovoltaikmodule.
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Das Trägersystem eignet sich insbesondere zur Verwendung als Freiland-Trägersystem, das im Freien aufgestellt wird, wobei über die Bodenpfosten eine Verankerung des Trägersystems im Boden möglich ist. Es kann zweckmäßig sein, mehrere Trägersysteme in einer Reihe hintereinanderliegend anzuordnen, wobei unmittelbar benachbarte Trägersysteme über einen gemeinsamen Pfosten abgestützt werden, indem beispielsweise die Trägersysteme jeweils nur einen randseitigen Bodenpfosten aufweisen und sich an der gegenüberliegenden Seite am benachbarten Trägersystem abstützen. Gegebenenfalls wird das am Ende der Reihe angeordnete Trägersystem mit zwei Bodenpfosten versehen.
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Es kommen verschiedene Ausführungen in Betracht, mehrere Aufnahmeträger im Modulträger vorzusehen, die zueinander in winkligen, nicht-parallelen Ebenen stehen. Der Modulträger kann beispielsweise trapezförmig ausgebildet sein, wobei gegenüberliegende Seiten des Modulträgers, die in winkligen Ebenen zueinanderstehen, jeweils als Aufnahmeträger zur Aufnahme eines Photovoltaikmoduls ausgebildet sind. An jeder Seite können mehrere Aufnahmeträger für jeweils ein Photovoltaikmodul angeordnet sein.
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Es ist beispielsweise möglich, die Modulträger mit den gegenüberliegenden Seiten nach Osten und Westen auszurichten, so dass vormittags und nachmittags an der Ostseite bzw. der Westseite eine intensive Bestrahlung des jeweiligen Photovoltaikmoduls gegeben ist. Aufgrund der winkligen Ausrichtung zueinander von beispielsweise 10°, 20°, 30°, 40°, 50° oder 60° oder einem beliebigen anderen Winkel, insbesondere einem Winkel zwischen den genannten Werten, werden die Seitenflächen auch bei obenstehender Sonne um die Mittagszeit mit angestrahlt, so dass auch in diesem Fall noch eine hohe Energieausbeute gewährleistet ist.
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Es kann vorteilhaft sein, insbesondere im Fall eines trapezförmigen Modulträgers an der obenliegenden Schmalseite des Trapezes einen weiteren Aufnahmeträger anzuordnen, der winklig zu den Aufnahmeträger an den Seiten angeordnet ist. Der obenliegende Aufnahmeträger ist beispielsweise horizontal oder annähernd horizontal angeordnet, beispielsweise mit einer Winkelneigung von maximal 20° oder 30° oder 40° gegenüber der Horizontalebene. Somit besteht die Möglichkeit, an den Photovoltaikmodulen an den Seiten und an der Spitze des Modulträgers jeweils Strom zu erzeugen.
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Gemäß einer weiteren Ausführung ist der Modulträger dreieckig ausgebildet, wobei wie bei einem trapezförmigen Modulträger die gegenüberliegenden Seiten in winkligen Ebenen zueinanderstehen. Auch bei dreieckiger Ausführung des Modulträgers kann gegebenenfalls an der obenliegenden Spitze ein weiterer Aufnahmeträger angeordnet sein, der winklig zu den Seiten liegt, beispielsweise horizontal oder annähernd horizontal ausgerichtet ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung liegen ein oder mehrere Aufnahmeträger, über die der Modulträger ausschließlich am Boden abgestützt ist, ausschließlich in einer Ebene. Der Modulträger ist verhältnismäßig schmal ausgebildet, da er im bodennahen Bereich nur aus einem oder mehreren Aufnahmeträger besteht, die in einer Ebene liegen, vorzugsweise in einer Vertikalebene oder in einer Ebene, die mit der Vertikalebene einen Winkel von maximal 30° oder maximal 20° einschließt. Darüberhinaus besitzt der Modulträger mindestens einen weiteren Aufnahmeträger, der nicht-parallel zu dem oder den bodennahen Aufnahmeträger steht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist der Modulträger mindestens einen in einer Vertikalebene angeordneten Aufnahmeträger auf. Zusätzlich zu dem vertikalen Aufnahmeträger besitzt der Modulträger mindestens einen weiteren Aufnahmeträger, der nicht-parallel zur Vertikalebene ausgerichtet ist, beispielsweise an der obenliegenden Spitze des Modulträgers positioniert ist und entweder horizontal oder annähernd horizontal liegt oder unter einem Winkel von beispielsweise 30° zur Horizontalebene ausgerichtet ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass der Modulträger verhältnismäßig schmal ausgebildet ist und nur aus einer geringen Anzahl an Leisten besteht, aus den Aufnahmeträger zusammengesetzt ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung liegt der obenliegende Aufnahmeträger, der beispielsweise horizontal, annähernd horizontal oder unter einem Winkel von beispielsweise maximal 40° zur Horizontalebene angeordnet ist, mit Abstand zu dem oder den Aufnahmeträger an einer Seite oder an beiden Seiten des Modulträgers. Aufgrund des Abstandes ist gewährleistet, dass der obenliegende Aufnahmeträger nicht zu einer Verschattung der darunterliegenden Photovoltaikmodule führt. Der Abstand des obenliegenden Aufnahmeträgers zu den darunterliegenden Aufnahmeträger beträgt beispielsweise mindestens die halbe Höhenerstreckung eines Photovoltaikmoduls.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung befinden sich in einer Ebene des Modulträgers mehrere parallele Aufnahmeträger, die jeweils zur Aufnahme eines Photovoltaikmoduls dienen. Diese Ausführung ermöglicht es, nebeneinander und/oder übereinanderliegend mehrere Photovoltaikmodule anzuordnen, die in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die Ebene der Aufnahmeträger kann gegenüber der Vertikalebene geneigt sein oder genau in der Vertikalebene liegen.
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Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Photovoltaikeinrichtung mit einem vorbeschriebenen Trägersystem und mehreren, in Aufnahmeträger des Trägersystems aufgenommenen Photovoltaikmodulen. Es können mehrere gleichartige oder ähnliche Photovoltaikeinrichtungen nebeneinander und hintereinanderliegend angeordnet werden, so dass ein Feld mit einer Vielzahl derartiger Photovoltaikeinrichtungen entsteht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist mindestens ein Photovoltaikmodul bifazial ausgebildet und somit beidseitig aktiv. Dies ermöglicht es, beispielsweise einen Modulträger mit nur in einer Vertikalebene liegenden Aufnahmeträger vorzusehen, in denen ein oder mehrere bifaziale Photovoltaikmodule aufgenommen sind, wobei zusätzlich an der Spitze des Modulträgers mindestens ein weiterer Aufnahmeträger liegt, der gegenüber der Vertikalebene winklig steht oder in einer Horizontalebene bzw. annähernd in einer Horizontalebene liegt.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 eine Photovoltaikeinrichtung in perspektivischer Ansicht mit einem Trägersystem, das einen Modulträger und Bodenpfosten aufweist, auf denen der Modulträger steht, wobei im Trägersystem in verschiedenen Ebenen Aufnahmeträger zur Aufnahme von Photovoltaikmodulen angeordnet sind,
- 2 die Photovoltaikeinrichtung aus 1 in Seitenansicht,
- 3 eine Photovoltaikeinrichtung in einer weiteren Ausführung mit trapezförmigem Trägersystem in perspektivischer Ansicht,
- 4 die Photovoltaikeinrichtung aus 3 in Frontansicht,
- 5 die Photovoltaikeinrichtung aus 3 in Seitenansicht,
- 6 eine Ausschnittvergrößerung aus 5 mit der Befestigung der Photovoltaikmodule am Trägersystem,
- 7 eine Photovoltaikeinrichtung in einer weiteren Ausführung mit annähernd dreieckigem Trägersystem in perspektivischer Ansicht,
- 8 die Photovoltaikeinrichtung aus 7 in Seitenansicht,
- 9 eine Photovoltaikeinrichtung in einer weiteren Ausführung in perspektivischer Ansicht,
- 10 die Photovoltaikeinrichtung aus 9 in Seitenansicht,
- 11 eine Ausschnittvergrößerung aus 10 mit der Befestigung eines Photovoltaikmoduls am Trägerrahmen.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die in den Figuren dargestellten Photovoltaikeinrichtungen 1 sind als Freiland-Einrichtungen ausgeführt und werden unmittelbar auf dem Boden aufgestellt.
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Die in den 1 und 2 dargestellte Photovoltaikeinrichtung 1 weist ein Trägersystem 2 zur Aufnahme von Photovoltaikmodulen 4 auf, wobei das Trägersystem 2 horizontal und vertikal verlaufende Trägerleisten und Bodenpfosten 5 umfasst, über die das Trägersystem 2 und die gesamte Photovoltaikeinrichtung 1 im Boden 6 verankert sind. Die Trägerleisten des Trägersystems 2 bilden mehrere Aufnahmeträger 3a, 3b, in oder an denen jeweils ein Photovoltaikmodul 4 aufgenommen ist.
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Die Aufnahmeträger 3a des Trägersystems 2, die dem Boden 6 benachbart sind und über die sich das Trägersystem 2 ausschließlich am Boden 6 abstützt, liegen alle in einer gemeinsamen Vertikalebene. Es sind sowohl in Horizontalrichtung als auch in Vertikalrichtung jeweils zwei neben- bzw. übereinanderliegende Aufnahmeträger 3a mit jeweils einem daran gehaltenen Photovoltaikmodul 4 vorgesehen, die bifazial ausgebildet und somit beidseitig aktiv sind. Die Photovoltaikeinrichtung 1 wird vorteilhafterweise in Ost-West-Richtung ausgerichtet, so dass eine Seite der Photovoltaikmodule 4 nach Osten und die gegenüberliegende Seite der Photovoltaikmodule 4 nach Westen weist.
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An der obenliegenden Spitze des Trägersystems 2 sind zwei weitere Aufnahmeträger 3b angeordnet ist, die in einem 90°-Winkel zu den vertikalen Aufnahmeträger 3a liegen. Dementsprechend befinden sich die in oder an den Aufnahmeträger 3b aufgenommenen Photovoltaikmodule 4 in einer Horizontalebene. Die obenliegenden, horizontalen Photovoltaikmodule 4 liegen auf Abstand zu den darunterliegenden, vertikalen Photovoltaikmodule 4, um eine Verschattung und damit einhergehende Leistungseinbuße der darunterliegenden Photovoltaikmodule 4 zu vermeiden.
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In den 3, 4 und 5 ist eine Photovoltaikeinrichtung 1 mit einem Trägersystem 2 mit einem Modulträger dargestellt, der eine trapezförmige Grundstruktur aufweist. Die gegenüberliegenden Seiten des trapezförmigen Modulträgers stehen in winkligen Ebenen zueinander und bilden jeweils vier Aufnahmeträger 3a zur Aufnahme jeweils eines Photovoltaikmoduls 4. Die gegenüberliegenden Seiten liegen jeweils in einer Ebene, die gegenüber einer Vertikalebene um einen Winkel von 5° oder annähernd 5° geneigt ist.
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An der obenliegenden Schmalseite des trapezförmigen Modulträgers befindet sich zwei weitere, in einer Horizontalebene liegende Aufnahmeträger 3b mit jeweils einem Photovoltaikmodul 4. Auch die Photovoltaikeinrichtung 1 gemäß den 3 bis 5 ist vorteilhafterweise in Ost-West-richtung ausgerichtet.
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In 6 ist die Befestigung der Photovoltaikmodule 4 am Modulträger des Trägersystems 2 dargestellt. An den Leisten des seitlichen Aufnahmeträgers 3a ist ein Flansch 7 angeschraubt, der Träger eines seitlichen Photovoltaikmoduls 4 ist, welches mithilfe von Schrauben 9 am Flansch 7 angeschraubt ist. An dem Flansch 7 ist ein weiterer Flansch 8 angeschraubt, der mit einem Schenkel nach oben weist und an dem mithilfe von Schrauben 10 ein obenliegendes Photovoltaikmodul 4 befestigt ist.
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Die in den 7 und 8 dargestellte Photovoltaikeinrichtung 1 mit dem Trägersystem 2 weist einen Modulträger mit dreieckiger Grundstruktur auf. Die gegenüberliegenden Seiten des trapezförmigen Modulträgers stehen in winkligen Ebenen zueinander und bilden jeweils sechs Aufnahmeträger 3a zur Aufnahme jeweils eines Photovoltaikmoduls 4. Die gegenüberliegenden Seiten liegen jeweils in einer Ebene, die gegenüber einer Vertikalebene um einen Winkel von 10° oder annähernd 10° geneigt ist. Pro Seite sind nebeneinanderliegend zwei Photovoltaikmodule 4 und drei übereinanderliegende Reihen mit Photovoltaikmodulen 4 angeordnet.
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An der obenliegenden Spitze des dreieckigen Modulträgers befindet sich im gezeigten Ausführungsbeispiel kein Photovoltaikmodul 4. In einer alternativen Ausführung ist es aber möglich, an der Spitze ein Photovoltaikmodul 4 anzuordnen, das vorzugsweise in einer Horizontalebene liegt.
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Das in den 9 und 10 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht weitgehend dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, jedoch mit dem Unterschied, dass die Aufnahmeträger 3a des Trägersystems 2, die dem Boden 6 benachbart sind und über die sich das Trägersystem 2 ausschließlich am Boden 6 abstützt, alle in einer gemeinsamen schräg gestellten Ebene liegen, wobei der Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen bei 80° oder annähernd 80° liegt.
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Der obenliegende Aufnahmeträger 3b und das vom Aufnahmeträger 3b gehaltene Photovoltaikmodul 4 liegen in einer Ebene, die mit der Ebene der bodenseitigen Aufnahmeträger 3a einen Winkel von 60° oder annähernd 60° einschließt. Die Photovoltaikeinrichtung 1 wird vorteilhafterweise nach Süden ausgerichtet. Die Photovoltaikmodule 4 können konventionell aufgebaut sein; die Verwendung bifazialer Photovoltaikmodule 4 ist nicht erforderlich.
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11 zeigt die Befestigung eines Photovoltaikmoduls 4 am Modulträger des Trägersystems 2 des Ausführungsbeispiels nach 9, 10. An den Leisten des seitlichen Aufnahmeträgers 3a ist ein Flansch 7 angeschraubt, der Träger eines seitlichen Photovoltaikmoduls 4 ist, welches mithilfe von Schrauben 9 am Flansch 7 angeschraubt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018114621 A1 [0002]
- DE 202021104628 U1 [0004]
