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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung für Solarmodule oder Solarpaneele an Balkonen, insbesondere an Brüstungen mit Geländern und Balkongittern.
Moderne Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) leisten einen wesentlichen Beitrag zur Erzeugung sauberer und umweltfreundlicher elektrischer Energie. Dabei standen bisher mehr oder weniger großflächige Solaranlagen im Mittelpunkt des Interesses, welche besonders auf Hausdächern oder Freiflächen installiert wurden. Hierzu werden zahlreiche einzelne Solarmodule oder Solarpaneele in Reihe geschaltet und über Wechselrichter mit dem Stromnetz zur Leistungseinspeisung verbunden. Seit einiger Zeit entwickelt sich auch das Bedürfnis zahlreicher Privathaushalte nach einer preiswerten und umweltfreundlichen Solar-Energiequelle. Daher wurde die Entwicklung kleinflächiger Solaranlagen aus wenigen Modulen entwickelt und gefördert. Derartige im Handel erhältlichen Mini-Solaranlagen können auch auf kleinen Flächen, wie auf Balkonen aufgestellt werden und ergänzen den Zubau größere Solaranlagen wegen ihrer teilweisen begrenzten Verfügbarkeit von Aufstellflächen.
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Mini-Solaranlagen spielen dabei als betriebsfertige PV-Anlagen zur Versorgung des eigenen Haushalts mit Solarstrom eine besonders attraktive Rolle.
Derartige Solar-Kleinanlagen, auch Balkonkraftwerke genannt, werden bevorzugt an den Balkongeländern oder Brüstungen im Außenbereich von Wohn- Geschäfts- oder Nebengebäuden angebracht. Ein gegenwärtiger Vorteil von Mini-Solaranlagen in Deutschland ist, dass sie bis zu eine Höchstleistung von 600 Wp genehmigungsfrei sind. Deshalb eignen sie sich optimal für Einsteiger in die Solartechnologie und insbesondere für Haushalte mit Balkonen in guter lichttechnischer Lage.
Auch können die im Haushalt inzwischen nicht unbeachtlichen Stromkosten durch ergänzenden Solarstrom reduziert werden. Im Handel werden daher zahlreiche verschiedene Mini-Solaranlagen als Komplett-Sets angeboten, welche neben verschiedenen Solarmodulen auch einen passenden Wechselrichter und Anschlusskabel an das öffentliche Stromnetz oder ein WLAN-Modul umfassen. Der Aufbau und die Anbringung dieser Komplet-Sets soll in Verbindung mit geeigneten Befestigungsmitteln, welche oft nicht in den Komplett-Sets enthalten sind, je nach Ausführung recht einfach sein.
Allerdings gilt es bei der Auswahl der verschiedenen Halterungen und Hilfsmittel zur Befestigung der Solarmodule an Balkonen und Gitterstäben zu beachten, dass eine Anpassung der Befestigungsmittel an die Abmessungen der Balkonbrüstung notwendig ist.
Bei der Montage der Befestigungsmittel für Mini-Solaranlagen ist weiterhin auf die notwendige Sicherheit gegen herunterfallende Teile zu achten.
Wirksame Maßnahmen zur Absturzsicherung von Mini-Solaranlagen sind besonders bei Balkonen von Mehrfamilienhäusern in den höheren Etagen notwendig, da sich diese oft oberhalb von Verkehrswegen für Fußgänger und Fahrzeugen befinden.
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Herabfallende Teile oder ganze Solarmodule können erhebliche Personen-oder Sachschäden und Kosten verursachen.
Es sind daher hohe Sicherheitsanforderungen an Montage-Sets und Befestigungsmittel für Solarmodule zu stellen.
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Aus der europäischen Patentschrift
EP3 191 771 B1 ist eine Haltevorrichtung für ein Solarmodul an der Brüstung eines Balkons bekannt, welche eine Anbindungseinrichtung zum Anbinden eines zu haltenden Elements mit einem Auflager zur Befestigung an einer Balkonbrüstung aufweist. Zur Überbrückung der Brüstungsbreite sind zwei Querstreben vorgesehen, welche jeweils mit einem Flansch zur parallelen Anlage an die innere Brüstungswand verbunden sind.
Zur Anpassung an verschiedene Brüstungsbreiten sind die beiden Querstreben schwenkbar ausgebildet. Neben einer Vielzahl von Teilen, die korrekt montiert werden müssen, weist diese Befestigung keine weiteren Vorrichtungen gegen Abstürze der angebrachten Solarmodule auf.
Zur Montage von Solarmodulen an Brüstungen aus Balkonstangen und Gitterstäben, also Balkongittern, ist diese Haltevorrichtung nicht geeignet.
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Als Balkongitter ausgebildete Brüstungen weisen meist eine, oberhalb des Gitters fest in den Seitenwänden verankerte rohrartige Balkonstange als zentrales Balkon-Befestigungselement auf.
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Auch hierfür sind Befestigungsmittel zur Anbringung von Solarmodulen an Balkongitter mit einer oberen Balkonstange schon bekannt.
So wird etwa in der europäischen Patentanmeldung
EP3 944 490 A1 eine Haltevorrichtung beschrieben, welche im Wesentlichen aus einem an sich bekannten Halter besteht, dessen bogenförmiger Haken die Balkonstange eines Gitterbalkons umfasst. Der einstückig mit dem Haken verbundene Halteflansch dient der direkten Befestigung von Solarmodulen. Dabei sind an den Seiten des Halteflansches Laschen angebracht, welche als Montage-Hilfe zum Einhängen der Solarmodule dienen. Diese bekannte Haltevorrichtung für Solarmodule ist zwar einfach in der Ausführung und Anwendung, weist allerding kaum weitere geeignete Mittel gegen einen möglichen Absturz von Solarmodulen oder Befestigungsteilen auf.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Befestigungseinrichtung für Solarmodule vorzuschlagen, welche leicht zu montieren, flexibel in der Anwendung und sicher in der Benutzung ist. Eine weitere Absturzsicherung soll vorgesehen werden.
Diese erfinderische Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des ersten Anspruchs in Verbindung mit dem Oberbegriff gelöst.
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Erfindungsgemäß wird eine Befestigungseinrichtung angegeben, welche insbesondere zur Montage von Solarmodulen an Balkonbrüstungen, insbesondere an Balkongittern geeignet ist. Dabei ist die Befestigungseinrichtung flexibel auf alle gegenwärtig verfügbaren Abmessungen von Solarmodulen einstellbar.
Die Befestigungseinrichtung wird erfindungsgemäß mittels an sich bekannter Haltebügel an der oberen Balkonstange eines Balkongitters angebracht und auf der unteren Seite mit einer schwenkbaren Montageschiene auf dem äußeren Rand der Bodenplatte befestigt, etwa verschraubt.
Beide Befestigungen tragen erheblich zu einer verbesserten Stabilität und Sicherheit der eingesetzten Solarmodule bei. Weiterhin erlaubt die erfindungsgemäße Ausbildung der Montageschiene verschiedene Installationsarten der Befestigungseinrichtung. So kann die Montageschiene, je nach örtlichen Gegebenheiten der Balkonbrüstung auf dem Balkonsockel befestigt, vorzugsweise verschraubt oder vernagelt werden oder wird auf der Frontseite des Balkonsockels angebracht.
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Erfindungsgemäß ist eine zusätzliche Absturzsicherung für die Befestigungseinrichtung mit den montierten Solarmodulen vorgesehen. Dabei kommen mindestens zwei, vorzugsweise als Drahtseile oder Stahlbänder ausgebildete Sicherungsmittel zum Einsatz, welche die Befestigungseinrichtung mit den Solarmodulen jeweils an mindestens zwei Stellen mit der oberen Balkonstange oder anderen Fixpunkten des Balkongitters und im unteren Bereich des Balkongitters verbinden.
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Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen und fünf Figuren näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 die Befestigungseinrichtung 1 mit Absturzsicherung 4 und waagerechter Montageposition der unteren Montageschiene 3,
- 2 wie 1 mit senkrechter Montageposition der Montageschiene 3,
- 3 die lös- und drehbare Verbindung der Trägerschiene 11 mit 3,
- 4 wie 3, mit senkrechter Montageposition von 3,
- 5 Details zur Anordnung des Haltebügels 5 an einer vertikalen Montagestrebe 6.
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Die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung 1 zur sicheren Aufnahme und Fixierung von Solarmodulen oder Solarpaneelen an Balkongittern weist gegenüber dem Stand der Technik zahlreiche neue Merkmale und Eigenschaften auf, welche insbesondere die Standfestigkeit und die Sicherheit gegen Absturz verbessern.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Möglichkeit verschiedene Typen und Abmessung von Solarmodulen in der Befestigungseinrichtung 1 sicher anzuordnen und an verschiedenen Balkongittern zu befestigen.
1 und 2 zeigen den prinzipiellen Aufbau der Befestigungseinrichtung 1.
Die planen Solarmodule 14 sind zwischen den U-förmigen Trägerschienen 2 und 11 formschlüssig und rutschfest eingespannt. Das Gewicht des oder der Solarmodule
14 wird über die untere Trägerschiene 11 auf die Montageschiene 3 übertragen, welche sicher mit der Bodenplatte des Balkons (Balkonsockel) verschraubt ist. Erfindungsgemäß ist die Montageschiene 3 in mindestens zwei Positionen schwenkbar ausgebildet, was eine Befestigung entweder auf der Bodenplatte des Balkons (1) oder an der Stirnfläche der Bodenplatte (2) vor dem Balkongitter ermöglicht. Welche Befestigungsposition gewählt wird, hängt vornehmlich von den örtlichen Gegebenheiten des Balkons ab.
Einzelheiten der erfindungsgemäßen schwenkbaren Montageschiene 3 sind den
3 und 4 zu entnehmen. 3 zeigt die untere Trägerschiene 11 als U-förmiges Aufnahmeprofil der Befestigungseinrichtung 1 mit angeformtem Drehzylinder, welcher beweglich in der Hohlzylinderaufnahme 10 der Montageschiene 3 schwenkbar gelagert ist.
Weiterhin verfügt die untere Trägerschiene 11 über Montagelöcher 19 zur festen Schraubverbindung mit den Rahmen 15 der oder des einzubauenden Solarmoduls 14.
Zur Fixierung und als rutschfeste Unterlage für den Rahmen 15 des Solarmoduls 14 sind auf dem Boden, also der Nut der unteren U-förmigen Trägerschiene 11 ein doppelseitiges Klebeband 12 und eine Gummieinlage als Stoßdämpfer und gegen Verrutschen eingebracht. Zur jeweiligen Winkelausrichtung des Solarmoduls 14 ist an jeder Seite eine Befestigungsschraube 13 vorgesehen, welche den Drehzylinder der unteren Trägerschiene 11 mit der Montageschiene 3 verbindet und fixiert. Die Befestigungsschraube 13 wird dabei vorzugsweise mit einer vergrößerten Unterlegscheibe und einem Federring verwendet.
Die Ausrichtung der Befestigungsschrauben 13 korrespondieren mit den auf jeder Seite des angeformten Aluminium-Drehzylinders der unteren Trägerschiene 11 vorhandenen Strangpresslöcher zur sicheren Befestigung.
Mehrere Befestigungsöffnungen 9 (3) dienen der Befestigung der Montageschiene 3 und der gesamten Befestigungseinrichtung 1 auf der Bodenplatte des Balkons. Wie in 3 dargestellt, ist die waagerechte Stellung der Montageschiene 3 und deren Befestigung auf dem vorderen Rand der Bodenplatte vor dem Balkongitter bei ausreichender Breite zu bevorzugen.
4 zeigt ebenso wie 3 die Verbindung der unteren Trägerschiene 11 mit der Montageschiene 3 mittels des eingepassten Drehzylinders, welcher vorzugsweise aus Aluminium besteht, in den Holzylinder 10 der Montageschiene 3. Allerdings ist hier die Stellung der Montageschiene 3 um einen Winkel von ca. 90° gedreht, was die Befestigung des Solarmoduls 14 etwa auch an der Frontseite der Bodenplatte vor dem Balkongitter erlaubt.
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Die Montagepositionen der schwenkbaren Montageschiene 3 sind natürlich nicht auf die hier dargestellten Positionen beschränkt. Je nach örtlichen Gegebenheiten können auch beliebig andere Winkel und Montagepositionen realisiert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verfügt die Befestigungseinrichtung 1 über eine erfindungsgemäße zusätzliche Absturzsicherung 4 (1 und 2). Diese Mini-Solaranlagen (Balkonkraftwerke) werden vorzugsweise an den Außenseiten von Balkonen und deren Brüstungen und haben schon ein beachtliches Gewicht und müssen sicher befestigt werden. Besonders in urbanen Gebieten befinden sich diese „Balkonkraftwerke“ oberhalb oder in der Nähe von Fußwegen oder dem Straßenverkehr.
Ein unbeabsichtigter Absturz, etwa durch eine fehlerhafte Montage oder starke Winde könnte zu schlimmen Folgeschäden bei den Betroffenen und die Betreiber führen. Daher wird eine erfindungsgemäße eine zusätzliche Absturzsicherung 4 zu deren Vermeidung vorgeschlagen.
Wie in 1 und 2 dargestellt, sind vorzugsweise in der Nähe der jeweiligen Seitenränder der Befestigungseinrichtung 1 und beabstandet voneinander ein oder mehrere Drahtseile als zusätzliche Absturzsicherung 4 angebracht und an den Enden mit Schlaufen versehen.
Statt Drahtseile können aber auch andere zugfeste Materialien, wie etwa Stahlkabel oder Bänder als Absturzsicherung 4 verwendet werden.
Diese Schlaufen werden durch Öffnungen der oberen und unteren Trägerschienen 2 und 11 gezogen und fest um die obere Balkonstange und geeignete Streben des Balkongitters gezogen und mit bekannten Drahtklemmen fixiert.
Durch Kürzungen der Längen der Stahlkabel 4, etwa mittels der Drahtklemmen ist eine Anpassung der zusätzlichen Absturzsicherung 4 an verschieden Balkongitter und seren Abmessungen möglich.
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Zum sicheren Einbau der Solarmodule 14 ist deren Rahmen 15 zwischen den U-förmigen Trägerschienen 3 und 11 fest installiert. Das bedeutet, dass die Befestigungslöcher des fixierten Aluminiumprofils der oberen Trägerschiene 2 und die Befestigungslöcher des Solarmoduls vollständig fluchten und die beiden Enden der Trägerschiene 2 bündig mit dem Rahmen 15 Moduls 14 abschließen.
Die Trägerschienen 3 und 11 sind wiederum erfindungsgemäß durch zwei vertikale Montageschienen 6 lösbar miteinander verbunden (1 und 2). Am oberen Ender jeder Montageschiene 6 ist eine Haltebügel 5 mit mindestens zwei Schrauben 18 befestigt (5).
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Dazu weisen die Haltebüge 5 mehrere Montagelöcher 17 auf, deren Abmessungen und Abstände mit den Montageschlitzen 16 der Montagestreben 6 korrespondieren. Auch die Montagestreben 6 sind vorzugsweise aus dem Leichtmetall Aluminium und verbinden die Aluminiumprofile der oberen und unteren Trägerschienen 2 und 11. Die mittige Nut der Montagestreben 6 ermöglicht ein freies Gleiten der Mutter und Schrauben 18 in deren Aluminiumprofil und dient als Begrenzung gegen Verrutschen.
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Die Abmessung beider Haltebügel 5 und deren Bögen erlauben deren sicheres Einhängen und der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung 1 mit den montierten Solarmodulen 14 in fast allen gängigen Größen und Formen von Balkonstangen und Balkongittern. Weiterhin sind die Haltebügel 5 mit einer Schlitzöffnung 20 versehen, durch die ein Sicherungsbolzen zur Montagestrebe 6 geführt wird und die Befestigungseinrichtung 1 absturzsicher an der Balkonstange oder dem Balkongitter fixiert.
Beide Montageschienen 6 werden vorzugsweise mittig durch eine Querstrebe 7 verbunden, die auch zur Aufnahme und Befestigung eines Wechselrichters 8 dient (1 und 2). Über den Wechselrichter 8 erfolgen die elektrischen Anschlüsse der eingebauten Solarmodule 14. Die Querstrebe 7 hat vorzugsweise das gleiche Querschnittsprofil und Abmessungen wie die beiden vertikalen Montagestreben 6 und verfügt beidseitig über zahlreiche Montageschlitze 16.
Als bevorzugtes Konstruktionsmaterial wird ebenso, wie für die anderen Montageteile 2, 3, 6 und 11 Aluminium verwendet. Es können aber auch andere geeignete Materialien wie Stahl oder feste und UV-beständige Kunststoffe verwendet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die Montageposition der der Befestigungseinrichtung 1 mittels Montageschiene 3 durch zur Verfügung stehende Montagefläche der Bodenplatte des Balkonsockels bestimmt. Stehen vor dem Balkongitter ein Streifen von mehr als 15 cm Montagefläche zur Verfügung, wird die in 3 dargestellte waagerechte Montageposition der Montageschiene 3 empfohlen. Beträgt die Streifenbreite der Montagefläche weniger als 15 cm, ist die in 4 dargestellte senkrechte Montageposition der Montageschiene 3 zu empfehlen.
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Die Befestigung der Montageschiene 3 mit dem Solarmodul 14 auf der Bodenplatte oder an der Frontseite der Bodenplatte kann etwa auch mit einer Nagelpistole und Stahlnägeln erfolgen. In jedem Fall muss die Befestigungseinrichtung 1 mit montiertem Solarmodul 14 vollständig und sicher auf dem Balkon fixiert sein.
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Die großen Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen insbesondere in der leichten und sichere Montage von Solarmodulen14 an Brüstungen von Balkonen mit Balkongittern.
Die erfindungsgemäße untere Trägerschiene 11 und deren schwenkbare Drehzylinder-Verbindung mit der Montageschiene 3 erlauben unterschiedliche Montagepositionen in Abhängigkeit von den örtlichen Gegebenheiten der Balkonsockel oder Brüstungen.
Zusätzliche Sicherheit gegen unbeabsichtigte Abstürze bieten die erfindungsgemäße Absturzsicherungen 4 an den Seiten des „Balkonkraftwerks“. Durch die flexibel anzuwendenden Montagestreben 6 können unterschiedliche Typen und Abmessungen von allen im Handel befindlichen Solarmodulen sicher befestigt und genutzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Befestigungseinrichtung
- 2
- oberer Trägerschiene
- 3
- untere Montageschiene, schwenkbar
- 4
- zusätzliche Absturzsicherung
- 5
- Haltebügel für Geländer- oder Balkonstange
- 6
- vertikale Montagestreben
- 7
- Querstrebe
- 8
- Wechselrichter für Solarmodule 14
- 9
- Befestigungsöffnungen in 3 für Bodenplatte
- 10
- Holzylinder zur drehbaren Aufnahme des an 11 angeformten Drehzylinders
- 11
- untere Trägerschiene als Nut oder Aufnahmeprofil (U-förmig) mit angeformten Drehzylinder
- 12
- Doppelseitiges Klebeband mit Gummieinlage/Stoßdämpfer
- 13
- Befestigungsschraube für 11
- 14
- Solarmodul, ebenes Solarpaneel
- 15
- Montagerahmen des Solarmoduls 14
- 16
- Montageschlitze (Längsschlitze) in 6
- 17
- Montageöffnungen in 5
- 18
- Schrauben in 17 zur Befestigung von 5
- 19
- Montageöffnungen in 11 für 15
- 20
- Schlitzöffnung in Haltebügel für Sicherungsbolzen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3191771 B1 [0004]
- EP 3944490 A1 [0006]
