DE29808367U1 - Solar system - Google Patents
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Description
ESAG 07.05.1997ESAG 07.05.1997
Gesellschaft für Energie-
und Solaranlagen Gladbeck mbH
Am Wiesenbusch 2
45966 GladbeckSociety for Energy
and Solaranlagen Gladbeck mbH
Am Wiesenbusch 2
45966 Gladbeck
+ u.Z. 27 880 L/O+ 27 880 L/O
Dr. Hans-Joachim Zimmermann
Erlengrund 22
45968 Gladbeck
10Dr. Hans-Joachim Zimmermann
Erlengrund 22
45968 Gladbeck
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„Solaranlage""Solar system"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Solaranlage mit zumindest zwei Solarmodulen und einer Trageinrichtung, an der die zumindest zwei Solarmodule gehaltert sind.The invention relates to a solar system with at least two solar modules and a support device on which the at least two solar modules are held.
Bei bekannten Solaranlagen, die über eine Mehrzahl an einer ihnen gemeinsamen Trageinrichtung angeordneter Solarmodule verfügen, werden die Trageinrichtung und damit die Solarmodule im Tagesverlauf zwischen Sonnenauf- und Sonnenuntergang so bewegt, daß zu jedem Zeitpunkt eine optimale Strahlungsbeaufschlagung der Wirkflächen der Solarmodule vorliegt. Hierzu ist es erforderlich, daß die Wirkflächen der Solarmodule der Sonnenbewegung sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung nachgeführt werden. Die Nachführung der Sonnenmodule erfolgt durch eine entsprechende Bewegung der Trageinrichtung, bei der diese sowohl um eine vertikale als auch um eine horizontale Achse gedreht wird. Die Antriebseinrichtung zur Durchführung dieser Bewegung der Trageinrichtung ist konstruktiv-technisch vergleichsweise aufwendig. Darüber hinaus ist es erforderlich, bei der Nachführung der Wirkflächen der Solarmodule entsprechend derIn known solar systems that have a number of solar modules arranged on a common support device, the support device and thus the solar modules are moved during the day between sunrise and sunset in such a way that the effective areas of the solar modules are optimally exposed to radiation at all times. To do this, it is necessary that the effective areas of the solar modules follow the movement of the sun in both the horizontal and vertical directions. The tracking of the solar modules is achieved by a corresponding movement of the support device, in which it is rotated around both a vertical and a horizontal axis. The drive device for carrying out this movement of the support device is comparatively complex in terms of construction and technology. In addition, it is necessary to track the effective areas of the solar modules in accordance with the
Vertikalverstellung der Sonne die Trageinrichtung einseitig anzuheben bzw. abzusenken. Dies führt zu einem beträchtlichen Energieverbrauch, der einem wirtschaftlichen Einsatz einer Solaranlage häufig im Wege steht. 5Vertical adjustment of the sun causes the support structure to be raised or lowered on one side. This leads to considerable energy consumption, which often stands in the way of the economical use of a solar system. 5
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Solaranlage mit auf einer Trageinrichtung gehalterten Solarmodulen zu schaffen, die bei geringerem technisch-konstruktiven Aufwand einen höheren Wirkungsgrad aufweist.The invention is based on the object of creating a solar system with solar modules held on a support device, which has a higher efficiency with less technical and structural effort.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zumindest zwei Solarmodule bewegbar an der Trageinrichtung angeordnet sind, daß die Trageinrichtung um eine vertikale Achse drehbar ist, und daß die zumindest zwei Solarmodule in bezug auf die Trageinrichtung um horizontale Achsen drehbar sind. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Solaranlage ist es möglich, die Wirkflächen der Solarmodule jeweils in optimaler Weise an die sich verändernde Position der Sonne anzupassen, ohne daß die Trageinrichtung in Vertikalrich^ tung angehoben bzw. abgesenkt werden müßte. Darüber hinaus können sowohl für die Bewegung der Trageinrichtung als auch für die Bewegung der Solarmodule Antriebsvorrichtungen eingesetzt werden, die im Vergleich zu den Antriebsvorrichtungen bekannter Solaranlagen technisch-konstruktiv wenig aufwendig sind.This object is achieved according to the invention in that the at least two solar modules are arranged movably on the support device, that the support device can be rotated about a vertical axis, and that the at least two solar modules can be rotated about horizontal axes with respect to the support device. The design of the solar system according to the invention makes it possible to adapt the effective surfaces of the solar modules in an optimal manner to the changing position of the sun without the support device having to be raised or lowered in the vertical direction. In addition, drive devices can be used for both the movement of the support device and for the movement of the solar modules, which are technically and structurally less complex compared to the drive devices of known solar systems.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solaranlage ist die Trageinrichtung etwa kreisförmig ausgebildet, da eine entsprechende geometrische Ausgestaltung der Trageinrichtung dazu führt, daß eine möglichst große Anzahl Solarmodule auf einer mit einem möglichst geringen Energieaufwand drehbaren Fläche angeordnet werden kann.In an advantageous embodiment of the solar system according to the invention, the support device is approximately circular in shape, since a corresponding geometric design of the support device means that the largest possible number of solar modules can be arranged on a surface that can be rotated with the lowest possible energy expenditure.
Zweckmäßigerweise hat die Solaranlage eine erste Antriebsvorrichtung,
die zur Drehung der Trageinrichtung um deren
vertikale Drehachse dient und im Bereich dieser vertikalen
Drehachse angeordnet ist.
5The solar system expediently has a first drive device,
which are used to rotate the support device around its
vertical axis of rotation and in the area of this vertical
axis of rotation.
5
Bei einer alternativen Ausführungsform kann diese erste zur Drehung der Trageinrichtung vorgesehene Antriebsvorrichtung im Bereich des ümfangs der Trageinrichtung angeordnet sein. Bei beiden Ausführungsformen ergeben sich lediglich geringe Übertragungsverluste, da im Falle der ersten Ausführungsform die Drehung der Trageinrichtung durch Eingriff mit der vertikalen Drehachse und im Falle der zweiten Ausführungsform
durch Eingriff mit dem Außenumfang erfolgen kann.In an alternative embodiment, this first drive device intended for rotating the support device can be arranged in the area of the circumference of the support device. In both embodiments, only small transmission losses arise, since in the case of the first embodiment, the rotation of the support device is achieved by engagement with the vertical axis of rotation and in the case of the second embodiment
can be done by engaging the outer circumference.
Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Solaranlage
eine Steuervorrichtung auf, die die Antriebsvorrichtung der Trageinrichtung derart steuert, daß die Trageinrichtung zwischen Sonnenauf- und Sonnenuntergang der Horizontalbewegung der Sonne folgt. Hierdurch ist ein weitgehend automatischer Betrieb der Solaranlage möglich.Advantageously, the solar system according to the invention
a control device that controls the drive mechanism of the support device in such a way that the support device follows the horizontal movement of the sun between sunrise and sunset. This enables the solar system to operate largely automatically.
Zweckmäßigerweise ist die Trageinrichtung mittels der Steuervorrichtung und der ersten Antriebsvorrichtung im Zeitraum zwischen Sonnenuntergang und Sonnenaufgang aus der bei Sonnenuntergang erreichten in ihre bei Sonnenaufgang einzunehmende Ausgangsstellung rückstellbar.Conveniently, the support device can be reset by means of the control device and the first drive device in the period between sunset and sunrise from the initial position reached at sunset to the initial position to be assumed at sunrise.
Wenn die Trageinrichtung mittels der Antriebsvorrichtung sowohl im als auch gegen den Uhrzeigersinn drehbar ist, kann
je nach Jahreszeit für die Rückstellung der Trageinrichtung in deren bei Sonnenaufgang einzunehmende Ausgangsstellung
eine Drehung im oder gegen den Uhrzeigersinn durchgeführt
werden.If the support device can be rotated both clockwise and anti-clockwise by means of the drive device,
depending on the season for returning the carrying device to its initial position at sunrise
a rotation clockwise or counterclockwise
become.
Vorteilhafterweise sind die Solarmodule der Solaranlage in zueinander parallelen Reihen an der Trageinrichtung angeordnet.
5Advantageously, the solar modules of the solar system are arranged in parallel rows on the support structure.
5
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Solaranlage können in einer Reihe angeordnete Solarmodule um eine ihnen gemeinsame horizontale Achse drehbar sein, wobei dann mehrere, vorzugsweise sämtliche um eine ihnen gemeinsame horizontale Achse drehbare Solarmodule zusammen bzw. synchron drehbar sein können.According to a further development of the solar system according to the invention, solar modules arranged in a row can be rotatable about a common horizontal axis, wherein several, preferably all, solar modules rotatable about a common horizontal axis can then be rotatable together or synchronously.
Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein, wenn mehrere, vorzugsweise sämtliche durch auf gemeinsamen horizontalen Achsen angeordneten Solarmodule gebildeten Reihen der Trageinrichtung zusammen bzw. synchron drehbar sind. Hierdurch wird sichergestellt, daß sämtliche Solarmodule der Solaranlage stets ihre optimale Stellung in bezug auf die Sonne einnehmen. In addition, it can be useful if several, preferably all, rows of the support device formed by solar modules arranged on common horizontal axes can be rotated together or synchronously. This ensures that all solar modules of the solar system always assume their optimal position in relation to the sun.
Vorteilhafterweise hat die erfindungsgemäße Solaranlage eine zweite Antriebseinrichtung, mittels der sämtliche an der Trageinrichtung angeordneten Solarmodule drehbar sind.Advantageously, the solar system according to the invention has a second drive device by means of which all solar modules arranged on the support device can be rotated.
Es ist möglich, die zweite Antriebseinrichtung aus mehreren Antriebseinheiten auszubilden, wobei mittels jeder Antriebseinheit eine Gruppe von Solarmodulen, vorzugsweise alle in einer Reihe bzw. auf einer horizontalen Achse angeordnete Solarmodule, drehbar ist.It is possible to form the second drive device from several drive units, wherein by means of each drive unit a group of solar modules, preferably all solar modules arranged in a row or on a horizontal axis, can be rotated.
Um den Wirkungsgrad der Solaranlage möglichst groß zu gestalten, sollten die Abstände zwischen den die auf einer horizontalen Achse angeordneten Solarmodule aufweisenden Rei-In order to maximize the efficiency of the solar system, the distances between the solar modules arranged on a horizontal axis should be
hen einander gleich und in Abhängigkeit von den Abmessungen der Solarmodule so bemessen sein, daß eine Beschattung von jeweils hinteren Reihen bzw. von in diesen angeordneten Solarmodulen verhindert wird.
5be equal to one another and, depending on the dimensions of the solar modules, be dimensioned in such a way that shading of the rear rows or of the solar modules arranged in them is prevented.
5
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die die Solarmodule um deren horizontale Achsen drehende zweite Antriebsvorrichtung durch die Steuervorrichtung so gesteuert, daß die Drehung der Solarmodule um ihre jeweilige horizontale Achse der Vertikalbewegung der Sonne zwischen Sonnenauf- und Sonnenuntergang folgt, und daß die Solarmodule während des Zeitraums zwischen Sonnenunter- und Sonnenaufgang in ihre Ausgangspositon zurückgedreht werden.According to an advantageous embodiment of the invention, the second drive device rotating the solar modules about their horizontal axes is controlled by the control device such that the rotation of the solar modules about their respective horizontal axes follows the vertical movement of the sun between sunrise and sunset, and that the solar modules are rotated back to their starting position during the period between sunset and sunrise.
In der Steuervorrichtung können die jahreszeitlich schwankenden Sonnenverläufe abgespeichert sein und bei der Steuerung der Antriebseinrichtungen berücksichtigt werden.The control device can store the seasonal variations in the sun's course and take them into account when controlling the drive systems.
Bei besonders großen Solaranlagen kann es vorteilhaft sein, die Trageinrichtung als zweischichtige Tragkonstruktion auszubilden. For particularly large solar systems, it can be advantageous to design the support structure as a two-layer support structure.
Als geeigneter Werkstoff für die Trageinrichtung hat sich verzinkter und/oder legierter Stahl und/oder Aluminium erwiesen. Galvanized and/or alloyed steel and/or aluminum have proven to be suitable materials for the support structure.
Die horizontalen Achsen der Solarmodule können auf Stützen drehbar gelagert sein, wobei die Stützen ihrerseits an der Trageinrichtung befestigt'sind. Bei einer derartigen Halterung der Solarmodule kann deren Drehung um die horizontalen Achsen durch eine vergleichsweise wenig, aufwendige Antriebseinrichtung verwirklicht werden.The horizontal axes of the solar modules can be mounted on supports so that they can rotate, with the supports in turn being attached to the support device. With such a mounting of the solar modules, their rotation about the horizontal axes can be achieved by a comparatively simple, complex drive device.
Vorteilhafterweise sollte jedem Solarmodul eine Stütze zugeordnet werden, so daß sowohl eine zu materialaufwendige Ausgestaltung der horizontalen Achsen als auch unerwünschte Durchbiegungen derselben vermieden werden. 5It is advantageous to assign a support to each solar module so that both a design of the horizontal axes that requires too much material and undesirable deflections of the same are avoided. 5
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in der eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Solaranlage prinzipiell dargestellt ist.In the following, the invention is explained in more detail using an embodiment with reference to the drawing, in which an embodiment of a solar system according to the invention is shown in principle.
Eine erfindungsgemäße Solaranlage 1 besteht im wesentlichen aus einer bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform kreisförmigen Trageinrichtung 2 und an dieser Trageinrichtung gehalterten Solarmodulen 3.A solar system 1 according to the invention essentially consists of a circular support device 2 in the embodiment shown in the figure and solar modules 3 held on this support device.
Die im wesentlichen kreisförmige Trageinrichtung 2 ist um eine mittige vertikale Drehachse 4 drehbar. Die Drehung um die vertikale Drehachse 4 erfolgt mittels einer ersten Antriebsvorrichtung 5, die im Bereich der vertikalen Drehachse 4 angeordnet ist und durch eine in der Figur nicht dargestellte Steuervorrichtung gesteuert wird.The essentially circular support device 2 is rotatable about a central vertical axis of rotation 4. The rotation about the vertical axis of rotation 4 takes place by means of a first drive device 5, which is arranged in the region of the vertical axis of rotation 4 and is controlled by a control device not shown in the figure.
Auf der Trageinrichtung 2 sind in zueinander parallelen Reihen 6 eine Vielzahl von Solarmodulen 3 vorgesehen, wobei in der einzigen Figur lediglich eine dieser Reihen 6 dargestellt ist.A plurality of solar modules 3 are provided on the support device 2 in parallel rows 6, wherein only one of these rows 6 is shown in the single figure.
Die Solarmodule 3 einer Reihe 6 weisen eine ihnen gemeinsame horizontale Achse 7 auf, um die herum die Solarmodule drehbar sind. Die horizontalen Achsen 7 der Solarmodule 3 ruhen drehbar auf Stützen 8, die fest an der Trageinrichtung 2 befestigt sind. Jedem Solarmodul 3 ist eine Stütze 8 zugeordnet. The solar modules 3 of a row 6 have a common horizontal axis 7 around which the solar modules can rotate. The horizontal axes 7 of the solar modules 3 rest rotatably on supports 8 which are firmly attached to the support device 2. Each solar module 3 is assigned a support 8.
Die die Solarmodule 3 aufweisenden Reihen 6 bzw. die unterschiedlichen horizontalen Drehachsen 7 der Solarmodule sind parallel zueinander und mit gleichem Abstand zueinander angeordnet. Der Abstand zwischen den Solarmodulen 3 aufeinanderfolgender Reihen 6 ist so gewählt, daß Abschattungen der jeweils hinteren Solarmodule 3 nicht auftreten.The rows 6 containing the solar modules 3 or the different horizontal axes of rotation 7 of the solar modules are arranged parallel to one another and at the same distance from one another. The distance between the solar modules 3 of successive rows 6 is selected such that shading of the rear solar modules 3 does not occur.
Die horizontalen Drehachsen 7 der Solarmodule 3 sind mittels eines geeigneten Übertragungselements 9 in Antriebsverbindung mit einer zweiten Antriebsvorrichtung, mittels der sämtliche horizontalen Achsen 7 der Solaranlage 1 synchron drehbar sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zweite Antriebsvorrichtung 10 außerhalb des Umfangs 11 der Trageinrichtung angeordnet.The horizontal axes of rotation 7 of the solar modules 3 are connected by means of a suitable transmission element 9 to a second drive device, by means of which all horizontal axes 7 of the solar system 1 can be rotated synchronously. In the embodiment shown, the second drive device 10 is arranged outside the circumference 11 of the support device.
Die Steuerung der ersten Antriebsvorrichtung 5 und der zweiten Antriebsvorrichtung 10 mittels der Steuervorrichtung erfolgt in Abhängigkeit von einem in einem Speicher der Steuervorrichtung abgespeicherten Programm, in dem die jahreszeitlich schwankenden Sonnenverläufe berücksichtigt sind. Sowohl bei der Drehbewegung der Trageinrichtung 2 um deren vertikale Drehachse 4 als auch bei der Drehbewegung der Solarmodule 3 um deren horizontale Achsen 7 wird somit sichergestellt, daß die Wirkflächen der Solarmodule 3 in jeweils optimaler Weise zur Sonne hin ausgerichtet sind.The control of the first drive device 5 and the second drive device 10 by means of the control device takes place depending on a program stored in a memory of the control device, in which the seasonal fluctuations in the sun's course are taken into account. Both during the rotational movement of the support device 2 about its vertical axis of rotation 4 and during the rotational movement of the solar modules 3 about their horizontal axes 7, it is thus ensured that the effective surfaces of the solar modules 3 are each optimally aligned towards the sun.
Claims (20)
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1998
- 1998-05-08 DE DE29808367U patent/DE29808367U1/en not_active Expired - Lifetime
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