DE69707418T2

DE69707418T2 - Solarkollektor mit pyramidenförmiger drehbarer vorrichtung

Info

Publication number: DE69707418T2
Application number: DE69707418T
Authority: DE
Inventors: Roger Gallois Montbrun
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-01-24
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 2002-12-12
Anticipated expiration: 2017-01-18
Also published as: WO1997027436A1; JP2000504099A; FR2743870B1; US5829427A; EP0876575B1; CN1089154C; ES2167701T3; CN1209871A; EP0876575A1; DE69707418D1; BR9707065A; AU723052B2; JP3955958B2; AU1314897A; FR2743870A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen photovoltaischen Sonnenkollektor mit ausrichtbarem pyramidenförmigem Aufbau, dessen Form und dessen Mechanismus vorteilhafterweise derart kombiniert sind, dass die üblicherweise bei dieser Kollektorart angetroffenen Nachteile beseitigt sind.

Stand der Technik

Unter einem Sonnenkollektor wird jegliche Vorrichtung verstanden, auf der Sonnenenergiekollektormittel angebracht sind, wie etwa photovoltaische Module.
Das japanische Patent JP-A-59 205 769 beschreibt eine Sonnenkollektorvorrichtung mit pyramidenförmigem Aufbau, aufweisend eine Basis und zumindest drei Seiten. Die Pyramide ist stationär und sämtliche Seiten sind mit Sonnenkollektoren versehen.
Es sind bereits ebene Sonnenkollektoren bekannt, die durch einen allgemein rechteckigen Aufbau gebildet sind, auf welchem photovoltaische Zellen befestigt sind, und die durch Azimut- und Standort-Nachsteuerungsmechanismen betätigbar sind.
Derartige Vorrichtungen sind insbesondere in den Druckschriften FR-A-2415271 und FR-A 2418912 beschrieben.
Diese Sonnenkollektoren weisen eine Anzahl von Nachteilen auf. Beispielsweise wurde festgestellt, dass die ausrichtbaren ebenen Kollektoren unzureichend windbeständig sind, und dass außerdem die Sicherheitspositionen (die horizontale oder vertikale "Fahnen"-Position), die ihnen dadurch eigen sind, sie nicht in die Lage versetzen, Sturmwinden zu widerstehen.
Die in der Druckschrift EP-A-0384839 beschriebene Vorrichtung beseitigt diese Nachteile.
Diese Vorrichtung ist durch zwei Klappen in länglicher Rechteckform gebildet, die auf den Seiten vor und hinter einer Struktur in Dachform mit zwei Gefällen angebracht und auf einer gemeinsamen horizontalen Drehachse angeordnet sind, die mit der Firstkante der Struktur zusammenfällt. Diese durch Azimutausrichtungsmechanismen betätigte Struktur dreht sich um die eine Verktikalachse, um ihre Vorderseite in Sonnenrichtung zu halten, bis der ebene Kollektor, der durch den Zusammenbau vorderer und hinterer Platten gebildet und durch Standortausrichtungsmechanismen betätigt ist, sich um seine Horizontalachse dreht, um eine senkrecht zu den Sonnenstrahlen verlaufende Neigung beizubehalten.
Der Schutz dieses ebenen Kollektors gegenüber Wind wird durch eine Betätigung sichergestellt, die darin besteht, die vorderen und hinteren Platten auf die entsprechenden Seiten der Struktur in Dachform mit zwei Schrägen zu klappen.
Während die funktionelle Gestalt dieser Vorrichtung Wind besser zu widerstehen vermag und die Anbringung stärkerer Kollektoren erlaubt, die in den industriellen und kommerziellen Programmen häufig verlangt werden, kann sie jedoch auf architektonischem Gebiet Probleme hervorrufen, wenn diese Vorrichtung auf Wohnhäusern angeracht ist, weshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, diese Probleme zu überwinden, indem eine Vorrichtung geschaffen wird, deren Mechanismen mit einer Form kombiniert sind, die besser an die herkömmliche Architektur von Wohnprogrammen angepasst ist. Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gelöst, die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 festgelegt ist.
Dieser Pyramidenaufbau kann außerdem mit einem zweiten System versehen sein, das am Standort arbeitet und es der Seite durch Drehung um eine horizontale Achse erlaubt, eine Neigung senkrecht zu den Sonnenstrahlen beizubehalten.
Photovoltaische Sonnenkollektoren wurden bereits auf stationären pyramidenförmigen Strukturen ebenso angebracht wie Nachsteuersysteme für die photovoltaischen Kollektoren um deren Stromerzeugung zu verbessern, sie waren jedoch bislang nicht auf einer pyramidenförmigen Struktur kombiniert mit einem Zusammenbau eines photovoltaischen Kollektors und Nachsteuersystemen, und genau auf dieser Kombination beruht der Kern der vorliegenden Erfindung.
Was die nachfolgende Beschreibung dieses pyramidenförmigen Aufbaus betrifft, wird bemerkt, dass die dreiseitige Pyramide, die bei der bevorzugten Ausführungsform zur Anwendung gelangt, lediglich ein nicht beschränkendes Beispiel darstellt. Diese Pyramidenart ist aufgrund ihrer erkennbaren Vorteile angewendet: Sie bildet eine einfache Struktur mit größeren Seiten, die die Anbringung eines größeren Kollektors auf der Sonnenseite bzw. Solarseite erlaubt; es ist jedoch auch möglich, die Anzahl von Seiten der Pyramide gegebenenfalls zu erhöhen.
Dieselbe Bemerkung betrifft die Art der Nachsteuermechanismen, die bei der vorliegenden Ausführungsform zum Einsatz kommen, und die ebenfalls beispielhaft angeführt sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der dreiseitigen Pyramide.
Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Vorrichtung von der Unterseite der Pyramide, deren Seiten punktiert dargestellt sind unter Darstellung der Ausrichtungsmechanismen der Vorrichtung.
Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht der Vorrichtung entlang einer Querebene C von Fig. 2 und der Darstellung einer mobilen Einheit der Vorrichtung und ihren stationären Teile in Aufriss.
Fig. 4 zeigt die Einzelheit D von Fig. 3 in größerem Maßstab.

Detaillierte Beschreibung

Fig. 1 - Diese Figur zeigt schematisch die dreiseitige Pyramide der Vorrichtung, die auf einer vorteilhafterweise gleichseitigen dreieckigen Basis 4 angebracht ist, wobei ihre Seite 1 als ebener Sonnenkollektor verwendet wird, wobei ihre beiden anderen Seiten 2, 3 lediglich dazu dienen, die Gesamtheit der Vorrichtung gegenüber Wind zu schützen. Den Seiten 1, 2, 3 ist vorteilhafterweise eine rechteckige gleichschenklige Form verliehen, weil die Winkel von 45º, die sie an ihrer Basis aufweisen, die Montage von Photomontagenmodulen auf der Solarseite 1 erleichtern.
Diese Figur zeigt außerdem schematisch die zwei Nachsteuersysteme, die jeweils in bezug auf den Azimut und den Standort einwirken und es der Pyramide erlauben, sich um ihre Vertikalachse V zu drehen, während die Solarseite 1 sich um eine Horizontalachse H drehen kann.
Fig. 2, 3, 4 - Diese Figuren zeigen schematisch in Draufsicht und im Aufriss die Basis 4 der Pyramide sowie die Mechanismen des Aufbaus, die seine Wartung und seine Betätigungen sicherstellen, und die Elemente umfassen, die einen Teil der beweglichen Einheit bilden und auf der Plattform feststehende Elemente.

Basis 4 der Pyramide

Diese Struktur ist bevorzugt aus vier identischen gleichseitigen Dreiecken gebildet, die in ein und derselben Horizontalebene zusammengesetzt sind. Diese Aufbauart liefert zwei Vorteile:
- Zunächst erlaubt sie es, Eisenelemente mit denselben Abmessungen kürzerer Länge zu verwenden, wodurch Kosten eingespart werden, der Transport, die Lagerung und die Montage erleichtert werden.
- Außerdem erlaubt sie es, im Zentrum der Basis 4 eine Verstärkungsstruktur 5 vorzusehen, deren dreieckige Form es der Basis 4 ermöglicht, auf dem Kranz 9 gut ausgeglichen in der Anlage zu liegen, auf dem sie befestigt ist.

Teil der mobilen Einheit bildende Mechanismen

- Rollenräder 6 sind vorteilhafterweise auf den drei Achsen der Pyramide vorgesehen und auf der Unterseite ihrer Basis 4 angebracht. Diese drei Räder dienen dazu, über dem Kranz 9, der die Basis trägt, die Auskragungen bzw. Überhänge der Pyramide zu verringern.
- Ein elektrischer Stelltrieb 7 ist beispielsweise an seiner Basis an der Längstraverse 8 der Basis 4 angelenkt und mit dem Ende seiner Stange an der Seite 1 der Pyramide, neigungsverstellbar und im Gleichgewicht um deren horizontale Drehachse H unter der Achse H vorgesehen, um die Betätigung dieses Stelltriebs 7 zu verringern. Wenn automatisch um ihre horizontale Drehachse H durch den Stelltrieb 7 betätigt, behält die Seite 1 der Pyramide eine Neigung senkrecht zu den Sonnenstrahlen bei oder sie sorgt für eine feststehende Neigung der anderen Seiten der Pyramide, was üblicherweise der Fall ist am Ende Tagesablaufs, oder immer dann, wenn die Gefahr besteht, dass die Windkraft, ermittelt durch eine geeignete Vorrichtung die Seite 1 beschädigen kann (Sicherheitsbetätigung).
- Der Kranz 9, der bevorzugt, wie in Fig. 4 gezeigt, gebildet ist aus UAP-Eisenelement, auf dem die dreieckige zentrale Verstärkung 5 der Basis 4 der Pyramide in sechs Punkte dauerhaft befestigt werden kann, wie in Fig. 2 gezeigt. Dieser Kranz 9 bildet das am weitesten unten liegende Element des beweglichen Aufbaus der Vorrichtung.

Auf der Plattform befestigte Mechanismen

- Eckenvorrichtungen 10, deren Räder, wie in Fig. 4 gezeigt, die Abstützung sicherstellen und die Drehung des Kranzes 9 ermöglichen.
- Ein Elektromotor 11, der durch sein Antriebsrad, wie in Fig. 4 gezeigt, die Drehung des Kranzes 9 sicherstellt.
- Zwei Zentrierräder 12, die mit dem Antriebsrad des Motors 11 einen dreieckigen Aufbau bilden, der, wie in Fig. 2 gezeigt, die Zentrierung des Kranzes 9 sicherstellt.
Die Beschreibung dieser Zeichnungen ergibt, dass die Montagevorgänge für die photovoltaischen Kollektoren und die Nachsteuersysteme auf den pyramidenförmigen Aufbauten perfekt kompatibel sind, und auf eben dieser Kompatibilität basiert die vorliegende Erfindung.
Dank dieser Form und Mechanismenkombination erbringt die erfindungsgemäße Sonnenkollektorvorrichtung große Vorteile:
- Die Nachsteuermechanismen setzen die photovoltaischen Moleküle in die Lage Elektrizität in maximalem Ausmaß zu erzeugen.
- Die Form der Vorrichtung widersteht Wind in zufriedenstellender Weise.
- Sie kann problemlos auf Häusern angebracht werden, was für eine photovoltaische Sonnenkollektorvorrichtung mit Nachsteuerung außergewöhnlich ist und darauf beruht, dass sie die Form eines Dachs hat, das an die herkömmliche Architektur optimal angepasst ist.

Claims

1. Photovoltaische Sonnenkollektorvorrichtung mit pyramidenförmigem Aufbau, aufweisend eine Basis (4) und zumindest drei Seiten (1, 2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige der Seiten (1, 2, 3) eine Solarseite (1) ist, auf welcher Sonnenenergiekollektormittel sowie photovoltaische Module angebracht sind, welche die Sonnenkollektorebene der Vorrichtung bilden, wobei die zumindest zwei weiteren Seiten (2, 3) nur dazu dienen, die gesamte Vorrichtung gegenüber Wind zu schützen, und dass die Vorrichtung außerdem mit einem ersten auf den Azimut bezogenen Nachsteuersystem versehen ist, welches es der Pyramidenstruktur erlaubt, durch Drehung um eine vertikale Achse (V) die Sonnenfläche (1) in Richtung zur Sonne zu halten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Nachsteuersystem einen Drehring (9) umfasst, auf welchem die Basis (4) des Pyramidenaufbaus fest angebracht ist, und der, betätigt durch einen Elektromotor (11) sich auf Winkelprofilrollen (10) dreht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die mit einem zweiten Nachsteuersystem versehen ist, das es der Sonnenseite (1) des Pyramidenaufbaus durch eine Drehung um eine horizontale Drehachse (H) im Vorortbetrieb erlaubt, eine geeignete Schrägstellung gegenüber den Sonnenstrahlen aufrechtzuerhalten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das zweite Nachsteuersystem einen elektrischen Stellantrieb (7) umfasst, der mit beiden Enden auf der Basis (4) und der Sonnenfläche (1) des Pyramidenaufbaus angelenkt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die horizontale Drehachse (H) derart angebracht ist, dass sie die oberen und unteren Teile der Seite (1) ins Gleichgewicht bringt, und dass sie dadurch die Betätigung durch den Stellantrieb (7) erleichtert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Pyramidenaufbau eine Basis (4) in Form eines gleichseitigen Dreiecks und drei Seiten (1, 2, 3) in Form gleichschenkliger rechtwinkliger Dreiecke umfasst.